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Am Zug

Schaeffler treibt mit seinen Innovationen seit vielen Jahren die Bahntechnologie voran. Bei der Gestaltung der Schienenmobilität von morgen liegt ein Fokus auf Konzepten zur digitalisierten Überwachung und Instandhaltung.

von Torben Schröder

Erste Prototypen der digitalisierten Überwachung und Instandhaltung von Schaeffler wurden bereits 2015 erfolgreich in Hochgeschwindigkeitszügen getestet

Mensch und Material wurden schon per Zug transportiert, da waren Automobil und Flugzeug noch lang nicht erfunden. Die Bahn ist damit eines der ältesten Fortbewegungsmittel und nimmt auch im gegenwärtigen sowie im zukünftigen Verkehrsbild eine tragende Rolle ein.

 

In einer Megacity wie Hongkong ist die U-Bahn mit Abstand das schnellste, kostengünstigste und effizienteste Verkehrsmittel. Der hiesige Betreiber Mass Transit Railway befördert täglich 4,5 Millionen Passagiere. Auch im Bereich der interurbanen Mobilität wird weltweit aufgerüstet. Ein Beispiel: Das seit 1964 existierende Magnetschwebebahn-Hochgeschwindigkeitsstreckennetz „Shinkansen“ in Japan wird derzeit um eine modernere Linie von Tokio nach Osaka erweitert. Mit der Fertigstellung wird im Jahr 2045 gerechnet. Die Gesamtkosten für das Mammutprojekt „Chūō-Shinkansen“ belaufen sich auf rund 70 Milliarden Euro. Im Güterbereich belegt der Transport auf Schienen nach wie vor den zweiten Rang hinter dem Transport per Lkw. Mehrere Studien belegen aber, dass der Bahngüterverkehr die Umwelt deutlich weniger belastet. In Zeiten des Klimawandels eine Chance, die Verhältnisse zu verschieben.

 

Renaissance Seidenstraße

Unter dem Projektnamen „One belt, one road“ treibt China seit 2013 den Aufbau einer interkontinentalen Infrastrukturverbindung mit Europa voran – in Anlehnung an die uralte Handelsstraße zwischen den beiden Kontinenten auch „neue Seidenstraße“ genannt. Angesichts der bis zu 60 beteiligten Länder, sechs Wirtschaftskorridore und vier Freihandelszonen besteht ein enormer Bedarf an Lösungen für Railwaygeschäfte, an deren Realisierung Schaeffler mitwirkt.

Kombisensoren erfassen für das neue Schaeffler-CMS Temperatur, Vibration und Geschwindigkeit

Die Ergebnisse werden per Klartext in der Schaeffler-Cloud oder lokalen Geräten angezeigt

Ein Jahrhundert Expertise

 

Im Bahnsektor hat Schaeffler ein Heimspiel. Der Technologiekonzern entwickelt bereits seit 100 Jahren in enger Zusammenarbeit mit Herstellern und Betreibern Lösungen für Lager­anwendungen. Ein extrem belastetes Teil innerhalb eines Zuges ist das Radsatzlager, das die Schnittstelle zwischen dem Radsatz und dem mit dem Wagen verbundenen Drehgestell darstellt. Radsatzlager von Schaeffler kommen – von der U-Bahn bis zum Hochgeschwindigkeitszug – weltweit zum Einsatz und brauchen besondere Pflege. „Sie werden heutzutage nach fixen Serviceintervallen gewartet“, erklärt Dr. Hans-Willi Keßler, Leiter Service Products Technologie bei Schaeffler. „Dazu wird demontiert, gereinigt, wiederaufbereitet, gefettet und neu zusammengebaut.“ Die tatsächliche Belastung wird dabei jedoch nicht berücksichtigt. Für einen deutschen ICE ist ein Ausbau des gesamten Radsatzlagers nach 1,2 Millionen Kilometern vorgesehen. Das sind knapp 2.000 Touren von Hamburg nach München. Da ein ICE im Schnitt 1.500 Kilometer pro Tag fährt, ist die Instandhaltung bereits nach knapp zwei Jahren fällig. In der Regel unnötig, denn unter normalen Betriebsbedingungen tritt kein Verschleiß an den mechanischen Bauteilen auf. Die Radsätze könnten also länger im Einsatz sein, als es die arbeits- und kostenintensiven Wartungsintervalle zulassen.

 

Prozesse dank Digitalisierung optimieren

 

Auf der InnoTrans 2016, der Messe für Bahntechnologie in Berlin, zeigte Schaeffler, wie mit Hilfe der Digitalisiertung diesen turnusmäßigen „Wartungen auf Verdacht“ entgegengewirkt werden kann: Ein Condition Monitoring System (CMS) überwacht den Zustand der Teile mit intelligenter Software und Cloud-Anbindung permanent. Etwaige Wartungs- und Reparaturmaßnahmen werden also ausschließlich bei tatsächlicher Notwendigkeit eingeleitet. Ziel des CMS ist es, höhere Durchschnittsgeschwindigkeiten, größere Laufleistungen sowie längere Wartungsintervalle der zukünftigen Zuggenerationen zu ermöglichen. Gleichzeitig wird die Betriebssicherheit verbessert.

200 Watt

produziert der Radsatzgenerator von Schaeffler bei einer Geschwindigkeit von 150 km/h. Die Weiterentwicklung zur Generierung von Leistungen bis zu 1.000 Watt ist grundsätzlich möglich.

Im Detail funktoniert das CMS so: Mit speziell für Bahnanwendungen entwickelten Sensoreinheiten können Körperschall, Temperatur und Drehzahlen an den Radsatzlagern gemessen und so Defekte – wie zum Beispiel Wälzlagerschäden und Unwuchten an den Radreifen – entdeckt werden. An einem Triebdrehgestell können zusätzlich Fahrmotor und Getriebe per Schwingungsmessung überwacht werden. Eine Prozessoreinheit verarbeitet die Rohdaten zu Kennwerten und reduziert somit die zu übertragende Datenmenge. Die Analyse dieser Daten erfolgt dann automatisiert entweder in der Schaeffler-Cloud oder in einem lokalen Gerät. Das Ergebnis wird als Klartext ausgegeben. Sprich: Die zuständigen Ingenieure müssen keine komplizierten Hyroglyphen interpretieren, sondern können ganz einfach ablesen, welche Maßnahmen zu ergreifen sind.

 

Entscheidend in puncto Haltbarkeit eines Radsatzlagers ist auch der Schmierstoff. Durch Scherkräfte, Drücke und hohe Temperaturen während des Betriebs altert er sowohl mechanisch als auch chemisch und verliert allmählich seine Wirkung. Im Extremfall kann es zum sogenannten Heißlaufen des Radsatzes kommen – die sofortige Außerbetriebnahme des Zuges wäre die Folge. Wie schnell sich dieser Alterungsprozess vollzieht, ist stark von den Einsatzbedingungen abhängig. Hier setzt ebenfalls das Schaeffler-CMS an. „Die Fettgebrauchsdauerberechnung von Schaeffler kalkuliert mit realen Werten. Damit hat man in der Instandhaltung die Möglichkeit, belastungsabhängig Zyklen zu fahren, und spart dadurch Kosten“, so Dr. Hans-Willi Keßler.

 

Der prominenteste Gast am gut besuchten Schaeff­ler-Stand auf der InnoTrans 2016 war Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt. Er bezeichnete Schaeffler als gutes Beispiel, wie es den deutschen Unternehmen gelinge, die Herausforderung der Digitalisierung anzu­nehmen und in zukunftsfähige Mobilitätslösungen umzusetzen.

Schaeffler auf der InnoTrans 2016

 

Auf der InnoTrans 2016 präsentierte Schaeffler sein umfassendes Know-how für die Antriebstechnik der zukünftigen Zuggenerationen. Einen Überblick über die Schaeffler-Innovationen für die Bahntechnik verschaffte sich während seines Eröffnungsrundgangs auch Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt.

Mechanisch innovativ

Heutzutage bestehen eine Lokomotive und ihre Waggons zu allergrößten Teilen aus mechanischen Komponenten. Diese zu verbessern hat sich Schaeffler ebenfalls zur Aufgabe gemacht. Einige der Resultate wurden auf der InnoTrans 2016 präsentiert. Der von Schaeffler entwickelte neue Wälzlagerwerkstoff Mancrodur kommt in Kombination mit dem Carbonitrieren – einem Einsatzhärteverfahren mit Kohlenstoff und Stickstoff – nun auch als Kegelrollenlagereinheit im schweren Güterverkehr zum Einsatz. „Selbst bei extremen Lasten und Stößen stellt das Lager aus Mancrodur-Werkstoff seine um 30 Prozent erhöhte Performance im Vergleich zum Standardstahl unter Beweis“, erklärt Matthias Kilian, Senior Manager Product Management Sales bei Schaeffler.

 

Eine weitere Schaeffler-Erfindung ist der Radsatzgenerator, mit dem Güterwaggons autark mit Strom versorgt werden und dadurch Zusatzfunktionen wie GPS, Condition Monitoring, Beleuchtung, Bremsassistenten oder auch die Betätigung von Klapptüren an Hopper-Wagen nutzen können.

Alternative zur Strom­versorgung über die Lokomotive: der Radsatzgenerator von Schaeffler

Fotos Nikada/Getty, Schaeffler

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Am Zug

200 Watt

produziert der Radsatzgenerator von Schaeffler bei einer Geschwindigkeit von 150 km/h. Die Weiterentwicklung zur Generierung von Leistungen bis zu 1.000 Watt ist grundsätzlich möglich.

Mechanisch innovativ

Am Zug

200 Watt

produziert der Radsatzgenerator von Schaeffler bei einer Geschwindigkeit von 150 km/h. Die Weiterentwicklung zur Generierung von Leistungen bis zu 1.000 Watt ist grundsätzlich möglich.

Mechanisch innovativ

Heutzutage bestehen eine Lokomotive und ihre Waggons zu allergrößten Teilen aus mechanischen Komponenten. Diese zu verbessern hat sich Schaeffler ebenfalls zur Aufgabe gemacht. Einige der Resultate wurden auf der InnoTrans 2016 präsentiert. Der von Schaeffler entwickelte neue Wälzlagerwerkstoff Mancrodur kommt in Kombination mit dem Carbonitrieren – einem Einsatzhärteverfahren mit Kohlenstoff und Stickstoff – nun auch als Kegelrollenlagereinheit im schweren Güterverkehr zum Einsatz. „Selbst bei extremen Lasten und Stößen stellt das Lager aus Mancrodur-Werkstoff seine um 30 Prozent erhöhte Performance im Vergleich zum Standardstahl unter Beweis“, erklärt Matthias Kilian, Senior Manager Product Management Sales bei Schaeffler.

 

Eine weitere Schaeffler-Erfindung ist der Radsatzgenerator, mit dem Güterwaggons autark mit Strom versorgt werden und dadurch Zusatzfunktionen wie GPS, Condition Monitoring, Beleuchtung, Bremsassistenten oder auch die Betätigung von Klapptüren an Hopper-Wagen nutzen können.

Alternative zur Strom­versorgung über die Lokomotive: der Radsatzgenerator von Schaeffler

 

 

 

Fotos Nikada/Getty, Schaeffler

 

Am Zug

10 Mrd.

Fahrgäste nutzen jährlich den Öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) in Deutschland. Das sind knapp 27,4 Millionen Fahrgäste pro Tag. Bei im Durchschnitt etwa 1,4 Passagieren pro Autofahrt ersetzen Busse und Bahnen damit jeden Tag 20 Millionen Autofahrten.

 

Quelle: Verband Deutscher Verkehrsunternehmen

200 Watt

produziert der Radsatzgenerator von Schaeffler bei einer Geschwindigkeit von 150 km/h. Die Weiterentwicklung zur Generierung von Leistungen bis zu 1.000 Watt ist grundsätzlich möglich.

Mechanisch innovativ

Heutzutage bestehen eine Lokomotive und ihre Waggons zu allergrößten Teilen aus mechanischen Komponenten. Diese zu verbessern hat sich Schaeffler ebenfalls zur Aufgabe gemacht. Einige der Resultate wurden auf der InnoTrans 2016 präsentiert. Der von Schaeffler entwickelte neue Wälzlagerwerkstoff Mancrodur kommt in Kombination mit dem Carbonitrieren – einem Einsatzhärteverfahren mit Kohlenstoff und Stickstoff – nun auch als Kegelrollenlagereinheit im schweren Güterverkehr zum Einsatz. „Selbst bei extremen Lasten und Stößen stellt das Lager aus Mancrodur-Werkstoff seine um 30 Prozent erhöhte Performance im Vergleich zum Standardstahl unter Beweis“, erklärt Matthias Kilian, Senior Manager Product Management Sales bei Schaeffler.

 

Eine weitere Schaeffler-Erfindung ist der Radsatzgenerator, mit dem Güterwaggons autark mit Strom versorgt werden und dadurch Zusatzfunktionen wie GPS, Condition Monitoring, Beleuchtung, Bremsassistenten oder auch die Betätigung von Klapptüren an Hopper-Wagen nutzen können.

Alternative zur Strom­versorgung über die Lokomotive: der Radsatzgenerator von Schaeffler

Fotos Nikada/Getty, Schaeffler

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