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30.06.2015

Straßen- und Stadtbahnen effizienter warten

BENNING entwickelte in Zusammenarbeit mit Bombardier eine mobile 24 V DC Stromversorgung für Schienenfahrzeuge.

Millionen von Pendlern sind täglich auf den zuverlässigen und störungsfreien Betrieb von Straßen- und Stadtbahnen angewiesen. Technisch bedingte Ausfälle von Schienenfahrzeugen haben überfüllte Bahnhöfe, verstopfte Straßen und Verspätungen zur Folge – was wiederum zu beträchtlichen wirtschaftlichen Schäden führt. Die Ursache für Störungen liegt häufig in unzureichender oder unregelmäßiger Wartung. Eine Stromversorgung von BENNING reduziert den Aufwand für Service und Reparatur.

Über Bombardier Transportation in Bautzen

In 26 Ländern entwickeln und fertigen rund 39.700 Mitarbeiter ausgeklügelte Schienenverkehrslösungen. Die Standorte in Deutschland erbringen dazu anspruchsvolle Engineering-Leistungen und bilden das Rückgrat der Produktion in Europa.
In Bautzen werden bereits seit 1896 Schienenfahrzeuge für den Fern- und Nahverkehr gebaut. Damit ist das Werk eines der traditionsreichsten der Eisenbahnindustrie. Bereits in den 30er Jahren wurde hier Dresdens legendäre Straßenbahn „Großer Hecht“ hergestellt.

Bombardier Transportation hat das Werk zu einem Kompetenzzentrum für Stadt- und Straßenbahnen entwickelt, in dem heute auf einer Gesamtfläche von 300.974 m2 ca. 1200 Mitarbeiter in Entwicklung und Produktion beschäftigt sind. Der Standort ist darüber hinaus für statische und dynamische Tests an Schienenfahrzeugen ausgestattet

Robustes Gehäuse, dennoch mobil und kompakt. Die Anschlusskabel sind mit 10 m praxisgerecht dimensioniert.
Robustes Gehäuse, dennoch mobil und kompakt. Die Anschlusskabel sind mit 10 m praxisgerecht dimensioniert.

Treten bei einem einzelnen Schienenfahrzeug Probleme auf, bedeutet es in der Regel, dass alle Fahrzeuge des gleichen Typs schnellstens überprüft werden müssen. Das reduziert die Zahl der verfügbaren Fahrzeuge erheblich und erhöht den Druck auf den öffentlichen Nahverkehr weiter.

Extremer Kostendruck

Die aktuelle Situation im Transportsektor ist gekennzeichnet durch einen erheblichen Wettbewerbs- und Kostendruck. Damit wird die Betrachtung der gesamten Lebensdauerkosten (Lifecycle Costs oder kurz LCC) der Schienenfahrzeuge für die Bahn-Betreiber immer wichtiger. Speziell die Notwendigkeit, Energie- und Wartungskosten einzusparen, rückt in den Fokus. Um dies zu erreichen, setzt Bombardier unter anderem auf schnellere und effizientere Prozesse bei der Instandsetzung und der präventiven Wartung im Rahmen der normalen Serviceintervalle. Als Beitrag zur Reduzierung dieser Kosten bieten Fahrzeughersteller, wie beispielsweise Bombardier, ihren Kunden sowohl softwaregestützte Systeme zur Kalkulation der LCCs, als auch technische Lösungen, die in die Wartungsprozesse integriert werden können.

Neues Design – neue Anforderungen

Zur Verbesserung des Komforts beim Ein- und Ausstieg sind heutige Straßen- und Stadtbahnen als Niederflurfahrzeuge ausgelegt.
Daher können Nebenaggregate und Hilfsbetriebe nicht mehr unter dem Wagenkasten, wo sie im Servicefall leicht mit Strom zu versorgen waren, angeordnet werden. Aus Platzgründen bleibt heute nur das Dach, wodurch sich ein effizienter und sicherer Serviceablauf schwieriger gestaltet. Schließlich muss eine kontinuierliche Stromversorgung der Fahrzeuge sichergestellt werden. Insbesondere betrifft dieses die Funktionalität der Bremsrechner und Überwachungseinrichtungen, die mit 24 V DC zu versorgen sind. Ohne eine Paralleleinspeisung würden die Bordbatterien in wenigen Stunden nicht mehr zur Verfügung stehen.
Aufgrund von Sicherheitsbestimmungen darf die Versorgung der Fahrzeuge bei Prüf-, Service- und Montagearbeiten in Hallen und Depots nicht über den Stromabnehmer auf dem Fahrzeugdach erfolgen.

Bisherige Lösungen zur Realisierung der notwendigen Stromversorgung waren unhandlich und boten damit ein unter Zeit-/Effizienzgesichtspunkten erhebliches Optimierungspotenzial.
Aus diesem Grund entwickelte BENNING in enger Zusammenarbeit mit Bombardier in Bautzen ein spezielles Ladegerät für die Versorgung von Straßenbahnzügen in Werkstätten, Prüfhallen und Depots. Zentrale Anforderungen waren dabei hohe Mobilität bei geringem Gewicht und eine Abstimmung der Komponenten für den harten Industrieeinsatz bei gleichzeitig möglichst geringen Investitionskosten.

Im oberen Bereich des Stromversorgungssystems sind vier TEBECHOP HDI Module und die MCU Steuer und Kontrolleinheit plaziert.
Im oberen Bereich des Stromversorgungssystems sind vier TEBECHOP HDI Module und die MCU Steuer und Kontrolleinheit plaziert.

Mobil, kompakt, robust

Das Ergebnis war ein kompaktes, mobiles BENNING 24 V Ladesystem, das direkt an die Bordbatterien angeschlossen werden kann. Auf der rechten Geräteseite befinden sich die Anschlusskabel für die Batterieversorgung. Mit einer Länge von 10 m sind diese ausreichend bemessen, um die Batteriekästen auf dem Dach eines Fahrzeuges ohne Schwierigkeiten zu erreichen. Die notwendigen AC Anschlusskabel werden auf der linken Seite des Gerätes mitgeführt. Trotz aller Versorgungskabel beträgt das Gesamtgewicht lediglich 75 kg. Dabei bleiben die Abmessungen mit einer Höhe von 1,3 m und einer Breite und Tiefe von jeweils 0,6 m bescheiden.
Durch die Verwendung von Bockrollen (vorn lenkbar) weist es zudem eine hohe Beweglichkeit auf. Die Rollen besitzen die notwendige Breite, um sicher und mit geringer
Anstrengung auch über Schienenköpfe gezogen werden zu können.

Für alle typischen Batterien

Im Betrieb sind sowohl Nickel-Cadmium Batterien als auch verschlossene Bleibatterien üblich. Aufgrund der unterschiedlichen Batterietypen und der notwendigen Anzahl an Batteriezellen sind je nach Fahrzeug verschiedene Ladespannungen notwendig.
Zum Einsatz kommen BENNING Standardkomponenten aus der Industrie-Produktreihe TEBESHOP 3000 HDI sowie ein robustes Gehäuse aus dem BENNING Schrankprogramm. Das Gerät weist eine Spannungsspreizung von 21,6 V bis 30,0 V auf und kann somit drei vorgegebene Ladestufen abdecken. Die Einstellung erfolgt bedienerfreundlich über einen dreistufigen Wahlschalter auf der Fronttür des Gerätes. Die Spannungshöhe steht damit fest, eine Verwechselung der Spannungseinstellung ist nicht möglich. In den ersten beiden Wahlstufen können
Nickel-Cadmium Batterien mit 20 Zellen und einer jeweiligen Ladespannung von 1,6 V/Z (Ausgleichsladen) und 1,44 V/Z (Laden) versorgt werden. Die dritte Ladestufe dient dem Ladeverhalten für Bleibatterien mit zwölf Zellen und einer Ladespannung von 2,4 V/Z.

Modular und betriebssicher

Um die Wartungskosten zu minimieren, enthält das Gerät bis zu vier Gleichrichtermodule in einem 3 HE Hot-plug Träger. Die Module können ohne weiteres während des Betriebes des Gesamtgerätes ausgetauscht werden. Diese Maßnahme senkt entscheidend die Reparaturkosten. Für eine hohe Ausgangsleistung sorgen die Gleichrichtermodule mit einem Ausgangsstrom von 60 A. Bei Verwendung von drei Modulen wird eine symmetrische Belastung des speisenden Netzes sichergestellt. Durch die sinusförmige Stromaufnahme ergeben sich nur geringe Rückwirkungen auf das speisende Netz.
Aufgrund der Bestückung mit max. vier Modulen in N+1 Redundanz hat der Ausfall eines Moduls nur geringe Rückwirkungen auf die Funktion des Gesamtladegerätes. Verfügbarkeit und MTBF (Mean Time between Failures) werden maximiert. Der Serviceeinsatz am Fahrzeug muss nicht unterbrochen werden. Dies gilt auch für Anwendungen im Freien; hier kommt das BENNING Gerät in der Schutzart IP 65 zum Einsatz.
Hohe Effizienz, niedrige Betriebskosten

Das Gerät zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und damit verbundenen geringen Betriebskosten aus. Bereits bei 25 % Last liegt der Wirkungsgrad bei über 90 %, im Bereich von 50 bis 75 % erreicht er sein Maximum von 94 %.

Nutzerfreundlich bis ins Detail

Strom und Spannung auf der Ausgangsseite werden über ein integriertes Bedien- und Managementsystem (MCU 2500) angezeigt. Hier können ebenfalls die entsprechenden Ausgangsspannungen eingestellt werden. Zusätzlich ist ein Zugang mittels Laptop vorgesehen, was die schnelle Konfiguration des Gerätes über die BENNING Servicesoftware ermöglicht.

Nachhaltige Lösung für den Weltmarkt

Nach der erfolgreichen Einführung der Ladegeräte bei Bombardier in Bautzen setzen mittlerweile auch verschiedene Bahnbetreiber die flexiblen und robusten Ladegeräte ein. Zurzeit finden Gespräche mit Bahnunternehmen aus China und der Schweiz statt: Auch sie sind daran interessiert, ihre Service- und Wartungsprozesse mit Hilfe des BENNING 24 V Ladesystems effizienter zu gestalten.

Im Bombardier-Werk (Foto unten) tragen die mobilen 24V DC Stromversorgungen jeden Tag zu effizienteren Wartungsprozessen bei.
Im Bombardier-Werk (Foto unten) tragen die mobilen 24V DC Stromversorgungen jeden Tag zu effizienteren Wartungsprozessen bei.

Weitere Informationen

Kontakt: Gunnar Damaske
Telefon: +49 (0) 3 37 08 / 3 18 74
E-Mail: g.damaske@benning.de

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