Smarter Paradigmenwechsel.
Die Kraft, um hunderte Tonnen aus voller Geschwindigkeit sicher zum Stehen zu bringen, kommt bei Zügen aus einem Druckluftsystem. Jetzt haben Ingenieure von Knorr-Bremse mit der AirSupply Smart ein grundlegend neues Energie- und Lärmemissionsmanagement der Luftversorgung entwickelt – inklusive Digitalisierung der Luftversorgung.
In einem weit verzweigten Netz ziehen sich Luftversorgungsleitungen durch Schienenfahrzeuge. Kompressoren erwecken das Geflecht zum Leben. Es liefert die Energie für zentrale Funktionen eines Zuges – für Bremsen und Luftfederung, für Türen und Einstiegstritte, für Sanitäranlagen, Stromabnehmer, Scheibenwischer, Sandstreuvorrichtungen oder Signalhörner.
Jahrzehntelang kannten Luftversorgungssysteme von Zügen genau zwei Betriebsmodi. „An“ und „Aus“. Die Steuerung schaltete die Kompressoren ein, wenn der Luftdruck in den Vorratsbehältern unter einen bestimmten Wert fiel. Und sie schaltete ihn wieder aus, wenn am anderen Ende der Skala ein bestimmter Wert erreicht war. Die Haken an der Sache: Nicht nur belasten die häufigen Starts Kompressormotoren und Versorgungssystem, was bei Bahnbetreibern negativ auf die Lebenszykluskosten schlägt. Da die Kompressoren im Betrieb stets auf Volllast laufen wird es für Anwohner von Bahnstrecken und Abstellgleisen sehr schnell sehr laut.
Optimierte Steuerung und Betrieb
Mit der AirSupply Smart steht nun ein Paradigmenwechsel an: Der Schritt von der Betrachtung einzelner Komponenten zur bedarfsgerechten Druckluft-Bereitstellung hinsichtlich Fahrzeugbeladung, Geschwindigkeit, Bremsvorgängen sowie Betriebsdaten und Umgebungsbedingungen. Clou ist der Einsatz eines neuen und speziell für die Bahnindustrie entwickelter Frequenzumrichter. Er wird nicht mehr nur für die Umwandlung der Versorgungsspannung aus der Oberleitung in eine fahrzeugspezifische Ausgangsspannung und Frequenz verwendet. Sondern auch als zentrale Intelligenz der Luftversorgungsanlage. Einer multifunktionalen Plattform gleich liefert die AirSupply Smart nun die Grundvoraussetzung für ein neues klima- und umweltfreundliches Energie- und Lärmemissionsmanagement auf der Schiene.
Lärmemissionsmanagement
Die Sorgen von Anwohnern an Bahnstrecken sind mitentscheidend für die gesamtgesellschaftliche Akzeptanz der Eisenbahn. Hier setzt der „Silent Mode“ der AirSupply Smart an. Bei nachts aufgerüstet in Wohngebietsnähe abgestellten Fahrzeugen oder im Bahnhof drosselt die Steuerung die Drehzahl des Kompressors. Dadurch läuft er deutlich leiser.
Der Komfort-Effekt dieses „Silent Mode“ ist enorm, wie das Beispiel eines ölfreien VV120T-Kompressors zeigt: Die Drehzahl geschickt angepasst, lässt sich die Schallleistung um bis zu 75 Prozent absenken.
Verbessertes Energiemanagement
Das Kalkül hinter dem situativen Drehzahl-Management funktioniert auch andersherum. Die AirSupply Smart kann bei besonders hohen Luftbedarfen in einen „Boost Mode“ wechseln. Zum Beispiel, wenn an einer zentralen Umsteigestation ein Großteil der Passagiere auf einmal aussteigt und die Luftfederung entsprechend nachregelt. Die höhere Luftförderung steuert der drohenden Traktionssperre bei leeren Behältern gegen. Das erhöht Zugverfügbarkeit und Pünktlichkeit. Weiterer Pluspunkt: Mit dem „Boost Mode“ lassen sich auch die Aufrüstzeiten abgestellter Fahrzeuge senken.
Die zusätzliche Leistung des „Boost Modus“ berücksichtigt, könnte ein kleinerer Kompressor ausreichend werden und seinen positiven Einfluss auf Gewicht sowie Lebenszykluskosten ausspielen. Fahrzeugbauer profizieren zudem vom geringeren Einbauraum, der jetzt nur noch für die Luftversorgung ihrer Fahrzeuge nötig ist.
Leichtes und flexibles Design
Der intelligente Umrichter macht sogar den Hilfsluftkompressor für das Anheben des Stromabnehmers an die Oberleitung überflüssig. Denn dank reduzierter Leistungsaufnahme kann nun auch die Fahrzeugbatterie den Hauptluftkompressor zeitweise betreiben – und dieser den Stromabnehmer anheben. Der Verzicht auf den Hilfsluftkompressor reduziert Gewicht am Fahrzeug und Aufwand bei der Fahrzeugkonfiguration.
Fit für die Digitalisierung
Die AirSupply Smart ist klar auf Zukunftstauglichkeit ausgerichtet. Nicht nur, dass sich zukünftig entwickelte Funktionalitäten unkompliziert über Software-Updates nachrüsten lassen. Die Sensorik der AirSupply Smart ermöglicht auch ein umfangreiches „Condition Monitoring“. Betriebsdaten und Umgebungsbedingungen mittels Algorithmen in Zustandssignale umgewandelt, überwacht sich die Anlage selbst. Über den Zustand seiner Anlagen stets im Bilde, reduziert sich beim Betreiber das Risiko eines unerwarteten Ausfalls enorm. Die Verfügbarkeit seiner Fahrzeuge steigt, ihre Lebenszykluskosten sinken.