Harting nimmt Prüfroboter in Betrieb Zugteile zuverlässig verbunden

Christian Schumacher (rechts), Geschäftsführer von Harting Customised Solutions und Matthias Wiehe, Head of Global Project Engineering, eröffnen den Prüfstand für Wagenübergangssysteme.
Christian Schumacher (rechts), Geschäftsführer von Harting Customised Solutions und Matthias Wiehe, Head of Global Project Engineering, eröffnen den Prüfstand für Wagenübergangssysteme.

Harting hat einen Prüfroboter für Kabelverbindungen zwischen Eisenbahnwaggons in Betrieb genommen. In zwei bis fünf Wochen simuliert der Roboter die Belastungen, die in 30 Jahren Bahnbetrieb auftreten.

»In diesem Anwendungsbereich werden nicht 99,5 Prozent und auch nicht 99,8 Prozent Verfügbarkeit gebraucht, sondern 100 Prozent,« beschreibt Christian Schumacher, Geschäftsführer von Harting Customised Solutions, die Anforderungen an Kabelverbindungen zwischen Eisenbahnwaggons. Nicht nur bei Autos, auch in der Bahn wird die Menge der verbauten Elektronik immer größer. Erstens werden die Fahrgast-Informationssysteme immer komfortabler und ausgeklügelter, zweitens gibt es mehr Komfortfunktionen und drittens geht der Trend der Zughersteller hin zu lokomotivlosen Triebwagenzügen, bei denen die gesamte Antriebs- und Steuerungsrechnik in den Passagierwagen integriert ist. Weil diese Technik aus Platzgründen über mehrere Wagen verteilt ist, müssen auch viele Signalisierungs- und Steuersignale übertragen werden.

Die Spanne der zu übertragenden Leistung reicht dabei vom armdicken Kabel für die beim Bremsen zurückgespeiste Energie bis hin zu sicherheitskritischen Digitalsignalen im Milliampere-Bereich und mit wenigen Volt. Die Zughersteller verwenden entweder Kabelschläuche, durch die sie selbst die verschiedenen Leitungen durchziehen oder sog. Hybrid-Kabel, die vom Kabelhersteller nach Spezifikation des Kunden mit einem festen Verbund an Einzelleitern gefertigt werden.

Bilder: 18

Steckverbinder für Eisenbahn-Wagenübergänge

Fertigung und Qualitätstest der Steckverbinder und Kabel für Bahnanwendungen bei Harting.

Enorme Belastungen im Fahrbetrieb

Die Kabel mit ihren Steckverbindungen sehen von außen zwar einfach und robust aus, sind aber im inneren Aufbau komplex und im Eisenbahnbetrieb sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Durch Bewegungen der Wagenkästen, Steigungen/Gefälle und Kurven sind die Kabel in ständiger Bewegung. Je nach Anordnung können sie dabei gegeneinander oder gegen den Faltenbalg des Zuges schlagen. Neben der erwartbaren Belastung durch den Betrieb im Außenbereich kann beim Anfahren und Bremsen zusätzlich ein Schwall Regenwasser vom Dach auf die Steckverbindungen und Kabel gelangen. Je nach Region gibt es verschärfte Anforderungen hinsichtlich Hitze, Kälte oder in Hafenanlagen z.B. Salznebel.

An seinem Firmensitz im westfälischen Espelkamp hat Harting jetzt einen Roboter in Betrieb genommen, der Wagenübergangskabel unter realistischen Bedingungen prüft. Harting erhält von den Zugherstellern Streckenprofildaten, die diese wiederum von den Bahngesellschaften beziehen. Hier kommt die Digitalisierung der Bahnstrecken ins Spiel: Zwar existieren digitale Streckendaten noch längst nicht von allen Bahnstrecken, aber insbesondere die kritischen Strecken mit besonders starken Steigungen, engen Kurven oder hohen Geschwindigkeiten haben die Bahngesellschaften bereits digital erfasst.

Anhand dieser Daten können die Zughersteller die Bewegungen zwischen den Wagen berechnen. Der Roboter führt diese Bewegungen dann nach dem simulierten Streckenprofil aus. Da es sich um eine Simulation handelt, ist nur ein einziger beweglicher Teil beim Simulationsaufbau erforderlich. Der Roboter bewegt den Steckverbinder-/Kabelaufbau so, wie sich die Wagenkästen relativ zueinander bewegen würden. Der Träger für die Steckverbinder kann verschiedenste Aufbauten analog zur Anordnung am Waggon aufnehmen.
 

30 Jahre in fünf Wochen

Eine Simulation von ca. einer Million Bewegungszyklen dauert zwischen zwei und fünf Wochen. Die Definition dessen, was ein Zyklus ist, hängt von der Komplexität und vom Profil der Strecke ab. Insgesamt entspricht dieser simulierte Bewegungsablauf der Belastung, die in etwa 30 Jahren Betrieb auftritt.

»Früher haben die Kunden gefragt, wieviel Strom und Spannung maximal über die Verbindung gehen,« sagt Christian Schumacher. »Heute, mit den ganzen Signalisierungs- und digitalen Daten lautet die Frage: wieviel Spannung muss mindestens anliegen und wieviel Strom muss mindestens fließen?« Letzteres ist viel anspruchsvoller, denn bei hohen Spannungen und starken Strömen werden Beläge und Verschmutzungen durch Überschläge »weggebrannt«. Das passiert bei Kleinsignalen nicht – deshalb müssen diese Verbindungen viel sorgfältiger und zuverlässiger funktionieren. »Das funktioniert am Anfang immer gut, aber auch noch nach zwei Jahren und nach dreißig Jahren? – Das können wir hier testen,« sagt Schumacher. »Wenn Sie da einen Fehler im Kabel haben, den möchte keiner suchen.«