Wagen

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Ausbröckelungen bei scheibengebremsten Güterwagen

Ferriere Cattaneo SA, 2020

Projektziel

  • Analyse der Betriebserkenntnisse und Festlegung der Spezifikation von Bremsstreckenversuchen
  • Durchführung von Bremsstreckenversuchen auf einem Eisenbahn-Versuchsring gemäss der in der Spezifikation für die Bremsstreckenversuche festgelegten Parameter
  • Auswertung der Versuchsergebnisse und Festlegung der Massnahmen / Spezifikation der Komponenten (Bremsbeläge, Bremssystem)

Ergebnisse

Aufgrund der Erfahrungen beim Betrieb von T3000eD-Wagen, von ersten Messungen des Bremsmesssystems sowie Erfahrungen von Lieferanten hat Ferriere Cattaneo SA ein Versuchsprogram für Scheibenbremsprüfungen festgelegt (siehe Pos. 1 dieses Auftrags). Dabei wurden die wesentlichen Bremsparameter und die Geschwindigkeiten jedes Radsatzes gemessen. Nach Durchführung der ersten Versuchsreihe mit dem Jurid 707-11-Belag ist aufgefallen, dass die vermutete wesentliche Erhöhung der Reibwerte bei geringen Geschwindigkeiten und Lasten nach UIC-Bedingungen (trockene Schiene) nicht stattfand bzw. kein Radsatzgleiten festgestellt wurde. Aus diesem Grund wurden neue besondere Versuche, welche realistischen Betriebszuständen entsprechen (zB Bremsstörungen, Bremsüberhitzungen, Bremsungen nach Ladeasymmetrie, usw.), definiert und umgehend bei trockenen und nassen Bedingungen durchgeführt. Bei nassem Zustand wurde ein Radsatzgleiten unter asymmetrischem Beladezustand (14,5 t RSL, 1:1,25 R/L) bei angeschriebenen Radsatz 5 beim Anfahren ab Stillstand in vollgebremsten Zustand festgestellt. Anhand der gewonnenen Versuchserfahrungen wurde eine mögliche Quelle der Beschädigungen identifiziert; ob andere Quellen bei anderen Umständen sich ergeben ist heutzutage nicht auszuschliessen und deshalb noch zu prüfen. Da nach den etwa 100 Fahrten die Bremsleistung immer stabil gewesen ist, muss insbesondere keine Änderung des Bremssystems vorgenommen werden. Es werden hiermit Empfehlungen gegeben, um mögliche Schäden wie Radsatzfehler im Betrieb zu vermeiden, wie zB Einbau einer elektrischen Bremse inklusiv Bremsüberwachung, Einbau eines für scheibengebremste Wagen geeignetes Gleitschutzsystems oder Massnahmen zur Verbesserung des Kraftschlusses.

Entwicklung von 2 innovativen Güterwagendrehgestellen

SWISS RAIL Solution AG , 2020

Projektziel

Im Rahmen des Projekts sollen zwei besonders lärmarme Güterwagendrehgestelle (Formica UNI und Formica HP) entwickelt werden. Zum betrachteten System gehören neben dem Drehgestell auch der Aufbau (Art Güterwagen, Länge, Anzahl Achsen) und die Radsätze.

Ergebnisse

Formica UNI
Im Dezember 2017 startete die Swiss Rail Solution AG (SRS) mit der Entwicklung des Formica UNI Drehgestells im Rahmen des Projekts «innovativer Güterwagen». Bei vertieften Berechnungen und Analysen in der anschliessenden Konzeptphase stellte sich im Sommer 2018 heraus, dass die Entwicklung einer Y25-Alternative mit Aussenlagerung auf Basis der bestehenden TSI-Vorschriften zu keinen wesentlichen Verbesserung führt, weder bei Laufeigenschaften, noch bei Lärm, Gewicht oder Verschleiss.

Formica HP
Nach der Design Freigabe im Juli 2019 wurden intensive Abklärungen mit Lieferanten für die einzelnen Systeme und Komponenten abgehalten. Es hat sich dabei abgezeichnet, dass die Herstellung für vier Prototypen Drehgestelle bei den Lieferanten nicht auf grosses Interesse stösst. Auch mit dem Aufzeigen der Innovationen und dem grossen Potential für eine zukünftige Serienproduktion war es nicht möglich, marktgerechte Preise und Lieferzeiten zu erzielen. Dies weder für die Prototypen Drehgestelle, womit das Projekt noch hätte leben können, noch für eine zukünftige Serienproduktion. Die Angebote für die Komponenten der Serie-Drehgestelle liegen deutlich über den angestrebten Zielpreisen. Durch Plausibilitätsbetrachtungen der Angebote im Vergleich mit Komponentenpreisen für ein Y25 Drehgestell oder aus anderen Projekten wird klar, dass unverhältnismässig hohe Einkaufspreise auf die Bauteile wie Bremsausrüstung oder Radsatz durch die Hersteller eingerechnet werden. Das Projekt wurde im Einvernehmen zwischen SRS und Auftraggeberin bei diesem Stand vorzeitig abgebrochen.

Energieversorgung Güterwagen

WASCOSA AG, 2019

Projektziel

Das Ziel des Auftrages besteht darin, den Lärm durch dieselbetriebene Kühlaggregate von Trailern und Containern auf Güterwagen zu reduzieren.

Ergebnisse

Die Hauptschallquellen sind die Aggregate der 40’ Kühlcontainer. Der Containertragwagen stellt den Umrichter bereit und ist bzgl. der Lärmemission zu vernachlässigen. Gemäss den Messergebnissen sind die Schallemissionen bei der elektrischen Versorgung des Kühlcontainers im Schnitt 10 dB(A) leiser im Vergleich zum Dieselbetrieb.

Zudem schaltet das elektrisch betriebene Kühlaggregat beim Erreichen der eingestellten Temperatur ab, sodass nur noch der Umrichter läuft und ein Geräusch verursacht. Im Dieselbetrieb hingegen läuft das Aggregat zwar mit weniger Last (Änderung der Drehzahl) weiter, jedoch ändert das den Schalldruckpegel nicht wesentlich.

Bemerkungen

Die Projektdauer musste wegen Problemen bei der Zulassung mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) 3 mal mit je einer Vertragsergänzung verlängert werden.

Gesamtoptimierter innovativer Güterwagen

VTG Cargo AG , 2019

Projektziel

Das Ziel des Projekts besteht darin, einen Containertragwagen bezüglich Lärm und Wirtschaftlichkeit zu optimieren:

  • Drehgestell RC25NT – Hydraulische Dämpfung an Stelle von Reibungsdämpfung und Radschalldämpfung
  • Bremsanlage Faiveley FreightFLEXX – gewichtsoptimierte Bremszangen

CTW – Schallschutzschürzen mit Absorptionsmaterial, Lärmoptimierte Lastaufsatzpunkte, Schliessung der offenen Fachwerkstruktur, Sensorik zur Überwachung von Bremsen und Lagern.

Ergebnisse

Durch das leichtere Drehgestell und das leichte Bremssystem konnte eine Gewichtsreduktion (ohne Schallschürze) von ca. 800 kg pro Wagen erzielt werden.

Es zeigt sich, dass das RC25NT-H-D-Drehgestell bei den geschwindigkeitsabhängigen Fahrzeugpreisen etwas teurer, dafür aber bei den bogenabhängigen Fahrzeugpreisen deutlich günstiger ist.

5L Demonstrator

SBB Cargo AG, 2017

Projektziel

Das Ziel des Forschungsprojekts besteht darin, künftige Standards im Güterwagenbau zu definieren, die neben geringeren Life-Cycle-Kosten und geringerem Gewicht insbesondere geringere Lärmemissionen aufweisen. Hierzu wurden in enger Zusammenarbeit mit den Komponentenherstellern insgesamt 12 Güterwagen mit innovativen Komponenten (plus 4 Referenzwagen) entwickelt und in der SBB Cargo Serviceanlage Muttenz aufgebaut. Das wichtigste Ziel ist es, durch optimale Kombination der innovativen Komponenten eine Reduzierung der Lärmemissionen von mindestens -5dB bis zu -10dB gegenüber dem heutigen, klotzgebremsten lärmsanierten Güterwagen zu erreichenDie Lärmmessungen zeigen, dass eine Kombination aus DG Typ 1 und DG Typ2 mit RS Typ 4 die größte Reduzierung von Lärmemissionen erzielt [ID3, (ID10)]. Dies gilt es im weiteren Verlauf des Projektes weiter zu vertiefen und zu überprüfen.

Ergebnisse

Die Lärmmessungen zeigen, dass eine Kombination aus DG Typ 1 und DG Typ2 mit RS Typ 4 die grösste Reduzierung von Lärmemissionen erzielt [ID3, (ID10)]. Dies gilt es im weiteren Verlauf des Projektes weiter zu vertiefen und zu überprüfen.

Beschichtung Kieswagensilos

EMPA, 2016

Projektziel

Ziel der Projektes ist es zu untersuchen, welchen Effekt eine grossflächige Beschichtung von Kieswagensilos auf die Lärmemissionen hat, und ob die Beschichtung den hohen Verschleissanforderungen standhält.

Ergebnisse

Insgesamt werden Leq von 93.7±1.3 dB(A) bis 98.6±1.2 dB(A) für die unbeschichteten Silos und Pegel von 88.4±1.4 dB(A) bis 92.6±1.1 dB(A) für die beschichteten Silos gemessen.

Beschädigungen der Beschichtung konnten nach einem Jahr Einsatz mit ca. jeweils 2 Be- und Entladevorgängen pro Woche nicht festgestellt werden. Aus Sicht von Josef Meyer Rail AG, ist eine Beschichtung der Siloinnenseiten und der Rutschen, betr Verschleiss und Korrosionsschutz, ein sinnvolles Mittel zur Verlängerung der Lebensdauer der Wagen.

Validierung GFK Drehgestell (Lauftechnik)

PROSE AG, 2016

Projektziel

Das Ziel des Auftrages besteht darin, ein lauftechnisches Mehrkörpermodell des von Sciotech Projects Limited konzipierten eco-bogie auszuarbeiten

Ergebnisse

Die Firma PROSE führte fahrdynamische Simulationen zur Ermittlung der

  • Fahrstabilität (aufschaukeln bei gerader Strecke)
  • Kurven- und Wankverhalten (wackeln des Güterwagens, Ausnützung Lichtraumprofil)
  • Entgleisungssicherheit

des Eco-Bogie Drehgestells durch. Als Grundlage für die Berechnungen dienten die Steifigkeiten wie von Sciotech angeben.

Die wichtigste Erkenntnis dieser Berechnungen ist, dass die Fahrstabilität des vorliegenden Eco-Bogie Drehgestells Konzeptes ungenügend ist. Der Grund dafür ist, dass die Längssteifigkeit (Änderung Achsabstand durch vertikale Last) zu klein ist. Bei konventionellen Drehgestellen wie z.B. der Y25-Bogie ist der Achsabstand praktisch unveränderlich und somit konstant (abgesehen von etwas Spiel).

Bemerkungen

Zusammenarbeit mit EMPA (Untersuchung materialtechnische Eigenschaften)

Validierung GFK Drehgestell (Eignung Material)

EMPA , 2016

Projektziel

Das Ziel des Auftrages besteht darin, die Eignung von GFK für Güterwagendrehgestelle zu beurteilen, die Firma PROSE AG hinsichtlich von GFK-Materialeigenschaften zu beraten und die gesamten Arbeiten zur Validierung des eco-bogie-Konzepts zu koordinieren und in einem Gesamtbericht zuhanden der Auftraggeberin zu dokumentieren

Ergebnisse

Das Dimensionierungskonzept des Y25-Bogies ist fertig entwickelt und bewährt. Da die verschiedenen Bauteile (Rahmen, Dämpfer, Federn etc.) verschiedene Aufgaben übernehmen, ist dieses Konzept deutlich einfacher als beim Eco-Bogie in dem der GFK-Rahmen alle Aufgaben übernehmen muss. Dieses Dimensionierungskonzept ist sehr komplex. Da die Fahrstabilität ungenügend ist, müsste ein Weg gefunden werden, wie die Längssteifigkeit erhöht werden kann, ohne die vertikale Steifigkeit zu erhöhen. Ob dies möglich ist, scheint beim momentanen Kenntnisstand eher als unwahrscheinlich.

Bemerkungen

Zusammenarbeit mit PROSE AG (Untersuchung lauftechnische Eigenschaften).

CTW mit Scheibenbremsen, Lärmmessungen

HUPAC SA, 2015

Projektziel

Das Ziel der Lärmmessung besteht in einer Vergleichsmessung des abgestrahlten Fahrlärms für 2 verschiedene scheibengebremste Güterwagen mit zwei unterschiedlichen Drehgestellen gegenüber den gleichen Fahrzeugen mit herkömmlichen Y25 Drehgestellen und K-Bremssohlen. Zusätzlich wird die Wirksamkeit der beschichteten Radsätze hinsichtlich Kurvenkreischen untersucht. Mit den Bremsabhängeversuchen wird die Bremsleistung der neuen scheibengebremsten Drehgestelle ermittelt.

Ergebnisse

Die scheibengebremsten Güterwagen sind im Vorbeifahrtpegel 2–3  dBA leiser als die Wagen mit herkömmlichen Y25 Drehgestellen und K-Bremssohlen. Mit beschichteten Radsätzen können die Lärmemissionen um zusätzliche 2–4 dBA reduziert werden.

LEILA – leichtes, lärmarmes Drehgestell für Güterwagen

JOSEF MEYER Transport Technology AG, 2009

Projektziel

In einer ersten Projektphase soll ein Prototyp eines neuartigen leichten, lärmarmen und funktionstüchtigen Drehgestells, genannt LEILA, entwickelt werden.In einer zweiten Projektphase soll der Prototyp zu einem Serienmodell weiterentwickelt und im Versuchsbetrieb erprobt und schliesslich eine nationale und internationale Zulassung erreicht werden.

Ergebnisse

  • 2005 zwei Prototypendrehgestelle, mit denen interdisziplinäre Fahrversuche durchgeführt, eine befristete Betriebsbewilligung erlangt sowie ein Probebetrieb unter Einreihung in einen gewöhnlichen Zug im Regelbetriebseinsatz absolviert wurden;
  • 2009 ein vielfältig verbessertes Redesign, mit dem bei Messfahrten in engen Bögen im Gegensatz zu herkömmlichen Drehgestellen in Bezug auf die Rad/Schiene-Kräfte eine eindrucksvolle Reserve gegenüber den Grenzwerten aufgezeigt werden konnte;
  • Lärmmessungen und das Wissen um sehr glatte Räder im realen Betrieb lassen eine Lärmreduktion im Bereich der angestrebten 18 dB(A) (nach TSI Noise) gegenüber der GG-Sohle erwarten.
  • Aufgrund der radialen Einstellung von LEILA ist bei der Bogenfahrt gegenüber einem herkömmlichen Starrachsdrehgestell neben einem massiven Verschleissvorteil auch von einem zusätzlichen Lärmvorteil auszugehen.
  • Sowohl mit einer rein gummigefederten Variante wie auch dem Einsatz von Stahlfedern in Kombination mit Elastomerfederbeilagen ist die angestrebte Massereduktion um 750 kg auf ca. 4 t realistisch.
  • Aufgrund umfangreicher Untersuchungen besteht grundlegende Gewissheit um die Zulassungsfähigkeit von LEILA sowohl in Bezug auf das Bremsverhalten, die Lärmemission als auch das Fahrverhalten.
  • Nationale und internationale Zulassung für den Schienenverkehr von LEILA.
  • Kosten-Nutzenberechnungen ergaben, dass keine der Einsparungen alleine, sondern nur deren Summe die unterstellten Mehrkosten, die bei der Anschaffung für das LEILA-Drehgestell anfallen, über die Lebenszykluskosten decken vermögen.

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