Anwendungen
Die Lokomotive ist ein Schienenfahrzeug mit einer Länge von über 20 Metern und einem Gewicht von bis zu 200 Tonnen, das für das Ziehen von Güter- oder Personenzügen ausgelegt ist. Leistungsstarke elektrische oder diesel-elektrische Motoren liefern die erforderliche Zugkraft und ermöglichen den Betrieb auch auf Steigungen bei konstanter Geschwindigkeit.
Sie bildet das zentrale Element eines Zuges, wobei in der Regel zwei Lokomotiven eingesetzt werden, eine führende und eine nachlaufende Einheit.
Bedürfnisse:
Kontrolle des Master Controller
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Pneumatisches Bremssystem
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Klimaanlage
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Steuerung des Stromabnehmers
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Kurvenstabilität
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Brandschutzsystem
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Bedürfnis:
Kontrolle des Master Controller
Die Kontrolle des Master Controller ist entscheidend für den Fahrbetrieb der Lokomotive. Anstelle herkömmlicher Drehpotentiometer werden heutzutage berührungslose Positionssensoren eingesetzt, die wartungsarm und langlebig arbeiten. Präzision sowie Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen und Umwelteinflüssen sind dabei besonders wichtig.
Lösung:
Der Sensor GRN lässt sich dank seiner wellenlosen Bauweise problemlos in den Fahrhebel integrieren und bietet dabei hohe Bewegungsfreiheit und einfache Montage. Diese Technologie verhindert mechanischen Verschleiß und reduziert Störeinflüsse, wodurch sie sich ideal für Anwendungen in modernen Bahn- und Tramfahrzeugen eignet.
Bedürfnis:
Pneumatisches Bremssystem
Zugbremsen arbeiten mit pneumatischen Systemen, die durch kurze Ansprechzeiten und geringeren Wartungsbedarf als hydraulische Lösungen überzeugen. Der maximale Betriebsdruck beträgt normalerweise 16 bar. Die Sicherheit des Zuges hängt von einer kontinuierlichen und präzisen Drucküberwachung ab. Die Druckmessumformer müssen extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, Vibrationen und Feuchtigkeit standhalten und mit modernen elektronischen Systemen wie ABS und ECP kompatibel sein.
Lösung:
Die Drucksensoren der Serie KM RAIL mit Magnetventilausgang lassen sich problemlos in die pneumatischen Steuerschränke der Führerkabine integrieren. Diese Konfiguration gewährleistet eine kontinuierliche Überwachung, ist mit den gängigen Bahnsystemen kompatibel und erfüllt die Sicherheitsanforderungen gemäß EN 50155.
Bedürfnis:
Klimaanlage
In Personenzügen hängt der Komfort der Fahrgäste von besonderen Klimatisierungsanlagen ab, die mit höheren Anlagendrücken und mit deutlich größeren Temperaturbereichen als Klimaanlagen in Gebäuden arbeiten. Diese Anlagen erfordern eine präzise Überwachung von Druck und Temperatur, um eine effektive Kühlung und Belüftung zu garantieren.
Lösung:
Der Drucksensor KM RAIL mit M12-Verbinder überwacht kontinuierlich den Luftdruck in den Kanälen und erkennt Abweichungen, die auf verschmutzte Filter, Leckagen oder Fehlfunktionen hinweisen. Dank seiner mechanischen Robustheit und schnellen Reaktionszeit gewährleistet er einen Regelung des Luftstroms in Echtzeit. Der Temperatursensor TR6 von Gefran misst die Zu- und Ablufttemperatur präzise und liefert dem Regelsystem entscheidende Daten zur Steuerung von Kühlung und Heizung.
Bedürfnis:
Steuerung des Stromabnehmers
Der Stromabnehmer muss einen stabilen Kontakt zur Oberleitung garantieren, um die Stromversorgung des Zuges sicherzustellen. Mit zunehmender Geschwindigkeit steigen Reibung und die Auswirkungen von Leitungsunregelmäßigkeiten, wodurch der Kontakt weniger zuverlässig wird.
Daher müssen neben der Positionsüberwachung auch Höhe, Breite und Anpresskraft des Stromabnehmers erfasst werden – abhängig von Oberleitung, Geschwindigkeit und Umgebungsbedingungen.
So wird eine kontinuierliche Stromversorgung sichergestellt, der Verschleiß der Komponenten reduziert und die Sicherheit sowie optimale Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebssystems optimiert.
Das Steuerungssystem des Stromabnehmers besteht aus drei Komponenten, die zusammenarbeiten:
- Der Positionssensor RK5 von Gefran, der zur Montage innerhalb des Zylinders ausgelegt ist, kann hohen Stoß- und Vibrationsbelastungen standhalten, während die Hyperwave-Technologie Zuverlässigkeit und Langlebigkeit garantiert;
- Der Drucksensor KM RAIL mit EN 50155-Zertifizierung steuert die Stromabnehmerbewegung.
- Die Lastmesszelle TH von Gefran überwacht kontinuierlich die Anpresskraft des Stromabnehmers an die Oberleitung: stark genug, um eine konstante Stromversorgung sicherzustellen, aber so geregelt, dass vorzeitiger Verschleiß von Stromabnehmer und Oberleitung vermieden wird.
Bedürfnis:
Kurvenstabilität
Die Steuerung der Federung an den Achsen von Lokomotiven und Personenwagen dient dazu, Position und Druck der Federung in Abhängigkeit von Streckenbeschaffenheit, Zuggeschwindigkeit und äußeren Belastungen zu regeln, was Fahrkomfort, Sicherheit und die Lebensdauer von Schienen und Fahrzeugen verbessert. Das Neigungsausgleichssystem sorgt für Stabilität von Lokomotive und Wagen, indem es die Neigung in Kurven ausgleicht.
Lösung:
Gefran bietet mit der Kombination von RK-5 und KM RAIL ein vollständiges Neigungsausgleichssystem an: RK-5 erfasst die genaue Zylinderposition, während KM RAIL kontinuierlich den Flüssigkeitsdruck überwacht. Das Ergebnis ist eine dynamische, koordinierte Steuerung der Fahrzeuglage, die präzise Messdaten in verbessertes Gleichgewicht, höheren Komfort und Betriebssicherheit umsetzt.
- RK-5 ist ein berührungsloser, magnetostriktiver Positionssensor, der zur Installation innerhalb der Zylinder ausgelegt ist.
- KM RAIL ist ein besonders kompakter Druckmesswandler speziell für Bahnanwendungen. Gefertigt aus Edelstahl, ist er nach RAIL EN 50155, SIL2 und PL d zertifiziert und besitzt die Schutzart IP69K.
Bedürfnis:
Brandschutzsystem
Der Brandschutz in Zügen wird durch Systeme garantiert, die auf Inertgas, Wassernebel oder Aerosol basieren. Diese Systeme erfordern eine kontinuierliche Überwachung des Behälterdrucks (normalerweise zwischen 42 und 80 bar), um im Notfall eine einwandfreie Funktion sicherzustellen. Die Bahnvorschriften schreiben RAIL-Zertifizierungen sowie die Einhaltung der Brandschutz- und Rauchgasnormen vor.
Lösung:
Die Drucksensoren KM RAIL mit M12-Verbinder sind für Bahnanwendungen zertifiziert (EN 50155) und erfüllen die Brandschutz- und Rauchgasnormen. Die robuste Bauweise mit minimalem Kunststoffanteil macht sie ideal für den Einsatz in sicherheitskritischen Umgebungen.
Das Funktionsprinzip:
Die Lokomotive ist keine einzelne Maschine, sondern ein komplexes System aus miteinander verknüpften Teilsystemen. Im Mittelpunkt steht die Antriebseinheit: Bei elektrischen Modellen wird die Energie über den Stromabnehmer aus der Oberleitung bezogen, während bei diesel-elektrischen Ausführungen ein Dieselmotor einen Generator antreibt, der Strom für die Fahrmotoren erzeugt. In beiden Fällen wird die Leistung auf die Achsen übertragen und Energie in Vortrieb umgesetzt.
Rund um dieses Kernsystem gruppieren sich ergänzende Funktionen, die für Zuverlässigkeit und Sicherheit unverzichtbar sind. Die Bremssysteme, meist pneumatisch ausgeführt, sorgen mithilfe der im gesamten Zug verteilten Druckluft für ein schnelles und kontrolliertes Abbremsen. Die Stromversorgung erfordert, dass der Stromabnehmer einen stabilen Kontakt zur Oberleitung hält, was durch Druck und Anpresskraft geregelt wird. In Passagierzügen übernehmen Klimaanlagen die Regulierung von optimaler Temperatur und Luftdruck für angenehmen Komfort.
Alle Teilsysteme kommunizieren miteinander: Die Antriebsleistung beeinflusst das Bremsverhalten, die Stabilität der Federung wirkt sich auf die Leistungsfähigkeit des Stromabnehmers aus und Brandschutzsysteme sichern die kritischen Bereiche ab. Die Lokomotive ist somit ein Systemverbund, in dem robuste Mechanik, Pneumatikregelung und moderne Elektronik sich vereinen, um Hunderte Tonnen Stahl in ein Fahrzeug zu verwandeln, das in der Lage ist, enorme Lasten mit Genauigkeit und Gleichmäßigkeit zu bewegen.
Anforderungen und Technologie:
Eine Lokomotive vereint unterschiedliche Anforderungen, die sich aus der Vielfalt ihrer Teilsysteme ergeben. Jedes einzelne erfüllt eine spezifische Funktion, alle zusammen sorgen für Antrieb, Sicherheit und einen unterbrechungsfreien Betrieb.
- Master Controller: Die Hauptsteuerung des Lokführers erfordert präzise und widerstandsfähige Positionssensoren, die die Handbewegung in eine stabile Leistungsregelung umsetzen.
- Bremssystem: Die Sicherheit hängt von Pneumatikkreisen mit Betriebsdrücken von bis zu 16 bar ab, bei denen jede Druckänderung mit höchster Zuverlässigkeit überwacht werden muss.
- Klimatisierung der Personenwagen: Hier steht der Komfort im Vordergrund: Druck und Temperatur müssen kontinuierlich überwacht werden, mit Komponenten, die bereits von Herstellern von Klimatisierungsanlagen für den Schienenverkehr validiert sind.
- Stromabnehmer: Zusätzlich zur pneumatischen Bewegung muss die Anpresskraft an die Oberleitung gemessen werden, um eine kontinuierliche Stromversorgung ohne übermäßigen Verschleiß sicherzustellen.
- Federung und Stabilität (Neigungsausgleichssystem): In Kurven und bei dynamischen Belastungen muss durch die Kombination von Positions- und Drucksensoren die Wagenneigung ausgeglichen werden, um den Fahrkomfort zu gewährleisten und strukturelle Spannungen zu reduzieren.
- Brandschutzsysteme: Zuletzt, aber sehr wichtig: Die Überwachung der Inertgas- oder Wassernebelbehälter erfordert zertifizierte Messwandler, die den RAIL- sowie den Brandschutz- und Rauchgasnormen entsprechen.
Diese Anforderungen verdeutlichen, dass die Lokomotive ein komplexes technisches System ist: ein Zusammenspiel aus Mechanik, Pneumatik und Elektronik, in dem alle Teilsysteme präzise zusammenwirken. Gefran bietet eine vollständige Palette von Druck- und Positionssensoren an, die sich leicht in beliebige Anlagen integrieren lassen, um Effizienz und Sicherheit bei Lokomotiven zu garantieren.
