Die finnische Verkehrsbehörde will mit dem automatischen Messsystem Tamtron Scalex Wild die Sicherheit des Zugverkehrs verbessern, die Umweltbelastung verringern und die Wartungskosten senken.
Hohe Geschwindigkeiten, schwere Lasten und schwierige Witterungsbedingungen sind für die Räder von Schienenfahrzeugen eine Herausforderung. Sie können beispielsweise durch blockierte Bremsen Flachstellen entwickeln, wodurch das Rad unrund wird und Schäden am Rollmaterial und an den Schienen entstehen. Auch Materialfehler oder Stahlermüdung können dazu führen, dass sich Teile des Rades lösen.
„Eine flache Stelle auf der Lauffläche eines Rades trifft bei jeder Umdrehung auf die Schiene, und auch die Radlager sind einer entsprechenden Kraft ausgesetzt. Wenn dies lange genug anhält, beginnen die Lager zu brechen und schließlich zu klemmen. Am Ende kann die Achse brechen und der Zug entgleisen“, erklärt Seppo Mäkitupa, Leiter der Eisenbahnabteilung bei der finnischen Verkehrsbehörde.
In Finnland ist die finnische Verkehrsbehörde für die Instandhaltung, Wartung und Entwicklung des Eisenbahnnetzes zuständig. Ihre Aufgabe ist es, das Schienennetz in gutem Zustand zu halten, um einen sicheren und effizienten Verkehr zu gewährleisten.
Wenn ein Rad mit einem Umfang von etwa drei Metern eine flache Stelle hat, trifft der Fehler alle drei Meter auf die Schiene. Bei extrem niedrigen Temperaturen wird die Schiene so stark beansprucht, dass sie beim Auftreffen einer Flachstelle sogar brechen kann, was zu Ausfällen von Sicherheitseinrichtungen, Verkehrsbehinderungen und Unfällen führen kann. Defekte Wagenräder sind auch für die Umwelt eine Belästigung. Sie verursachen Laufgeräusche und Bodenvibrationen, die die Anwohner der Bahnstrecke stören.
FEHLERERKENNUNG MIT DEM OHR
„Früher haben wir versucht, Defekte an den Rädern der Züge zu erkennen, indem wir auf die Geräusche der vorbeifahrenden Züge hörten. Immer wenn ein Zug den Bahnhof passierte, gehörte es zu den Aufgaben des Personals, auf die Räder und ihre Geräusche zu hören. Das war vielleicht ein bisschen mühsam, aber wir haben schon damals einige Fehler gefunden. Im Laufe der Jahre wurden jedoch Bahnhöfe geschlossen und Personal abgebaut, so dass wir die Erkennung von Raddefekten mit Hilfe von auf den Gleisen installierten Geräten automatisieren mussten“, sagt Mäkitupa.
Früher wurden auch die Räder stehender Züge stichprobenartig überprüft. Es war jedoch unmöglich, das gesamte Rad zu inspizieren, da der größte Teil hinter der Brems- oder Drehgestellstruktur oder an den Gleisen verborgen ist. Unrundheiten konnten nur durch Messungen in der Reparaturwerkstatt festgestellt werden, was die Inspektionen langsam und teuer machte.
Scalex Wild erkennt Raddefekte, indem es die Kräfte zwischen den Schienen und Rädern in Echtzeit überwacht.
LÖSUNG DURCH EIN AUTOMATISCHES MESSSYSTEM
In den Jahren 2010-2011 testete die finnische Verkehrsbehörde die Messsysteme dreier verschiedener Anbieter für die Flachstellenerkennung auf der Hauptstrecke südlich von Oulu und entschied sich für die von Tamtron entwickelte finnische Lösung. Sie bestellte für ihren Einsatz insgesamt 16 Scalex Wild Messsysteme von Tamtron, von denen 12 auf Eisenbahnstrecken und vier an Grenzübergängen an der russischen Grenze installiert wurden.
Scalex Wild erkennt Raddefekte, indem es die Kräfte zwischen den Schienen und den Rädern in Echtzeit überwacht. Es dient auch als Zugwaage, die jede Achse, jedes Drehgestell und jeden Waggon wiegt und auch auf Beladungsfehler reagiert. Die Messung ist bei Streckengeschwindigkeiten mit einer Zuggeschwindigkeit von 20-250 km/h möglich. Scalex Wild hat eine sehr hohe Messfrequenz, und das Ergebnis ist zuverlässig, da die Radaufpralllasten für zwei komplette Umdrehungen überwacht werden.
„Das System misst automatisch jede Bahnübergangseinheit, d. h. Lokomotive und Waggon. Sobald ein Zug kommt, wird das System aktiviert, misst ihn und sendet die Messdaten an den technischen Kontrollraum der Finnischen Verkehrsbehörde. Dort werden die Daten verarbeitet und an die Wartungseinheit für das rollende Material weitergeleitet“, sagt Mäkitupa.
Wenn der Kontrollraum etwas Ungewöhnliches in den Messdaten feststellt, wie z. B. flache Räder oder überladene Waggons, wird das Problem schnell behoben. Schäden an der Anlage aufgrund von Flachstellen und anderen Raddefekten können vermieden werden, indem defekte Wagen angehalten werden, bevor größere Schäden entstehen.
Zunächst wurden keine Grenzwerte verwendet und das System sammelte nur Messdaten. Nach der Messung von etwa fünf Millionen Achsen wurden Grenzwerte festgelegt, um die Raddefekte zu beseitigen, die für die Eisenbahn und die Ausrüstung am schädlichsten sind. Mit der zunehmenden Anzahl von Geräten und Daten konnte der Zustand der Räder durch die Verwendung von Grenzwerten verbessert werden, und es war möglich, neue, etwas niedrigere Grenzwerte festzulegen.
RÄDER BLEIBEN IN BESSEREM ZUSTAND
Seit der Einführung des Scalex-Wild-Messsystems hat sich der Zustand des Eisenbahnnetzes und der Anlagen in vielerlei Hinsicht verbessert.
„Das System ist von einheitlicher Qualität, verglichen mit dem Versuch, Defekte nach dem Gehör an Bahnhöfen zu erkennen. Es liefert uns eindeutige Zahlenwerte und klare Belastungsdiagramme, mit denen wir bei Bedarf den Zustand des Rades überprüfen können“, sagt Mäkitupa.
Achsen sind nicht mehr aufgrund von Lagerfehlern durch flache Räder gebrochen, was die Sicherheit des Schienenverkehrs erhöht hat.
Der Zustand der Räder von Schienenfahrzeugen hat sich verbessert, seit die Messergebnisse bei der Wartung eingesetzt werden. Mit Hilfe der RFID-Etiketten des rollenden Geräts lässt sich der Fahrverlauf eines einzelnen Rads zu verschiedenen Zeiten und an verschiedenen Orten verfolgen, und es kann beobachtet werden, wie sich Raddefekte entwickeln. Anfängliche Raddefekte können viel früher als bisher behoben werden. Achsen brechen nicht mehr aufgrund von Lagerfehlern, die durch flache Räder verursacht werden, was die Sicherheit des Schienenverkehrs erhöht hat. Auch die Laufgeräusche und Bodenerschütterungen in der Umgebung der Bahn sind geringer.
Nach Angaben von Mäkitupa ist eine Überwachung über einen längeren Zeitraum erforderlich, um die erzielten Einsparungen abschätzen zu können. Die Verkehrsbetriebe und der Güterbahnbetreiber Fenniarail haben bereits die deutlichen Einsparungen gelobt, die ihnen das System gebracht hat.
„Die Räder müssen nicht mehr so oft verschrottet werden und können stattdessen mit einer Drehbank nachgeformt werden. Das ist eine Win-Win-Situation für den Schienennetzbetreiber und die Verkehrsunternehmer“, sagt Mäkitupa.
REIBUNGSLOSE ZUSAMMENARBEIT VON ANFANG AN
Die finnische Verkehrsbehörde und ihr Vorgänger, die finnische Eisenbahnverwaltung, arbeiten seit Anfang des 21. Jahrhunderts mit Tamtron zusammen. Die notwendigen praktischen Versuche zur Entwicklung von Radaufpralldetektoren wurden – und werden auch heute noch – mit einem im staatlichen Eisenbahnnetz installierten Prüfgerät durchgeführt.
„Die Zusammenarbeit mit dem engagierten und kompetenten Personal von Tamtron verlief von Beginn der Tests an äußerst reibungslos. Die finnische Verkehrsbehörde schätzt vor allem die Eignung des Scalex-Wild-Systems, das aktive Herangehen des Lieferanten an problematische Situationen, die kurzfristige Verfügbarkeit von Service und Wartung, die ausgezeichnete Erreichbarkeit der Ansprechpartner und die reibungslose Kommunikation im Allgemeinen“, sagt Mäkitupa.
Das Anlagennetz ist nun größtenteils komplett, und die finnische Verkehrsbehörde wird die Entwicklung des Messsystems unterstützen, um die betrieblichen Anforderungen noch besser zu erfüllen.
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