b Beschaffung FERNVERKEHR DOPPELSTOCKZÜGE für

b
FERNVERKEHR-DOPPELSTOCKZÜGE für die SBB
Beschreibung Prototypdrehgestelle
Beschaffung
FERNVERKEHR DOPPELSTOCKZÜGE
für die Schweizerischen Bundesbahnen
SBB AG
FV-Dosto
Erprobung von zwei
Prototypdrehgestellen
unter IC2000-Wagen
Technische Beschreibung
Prototypdrehgestelle
für Presse-Event am 04.01.2011
Erstellt von:
Dr. Dietmar Kraft
am: 17.12.2010
Geprüft von:
R. Schneider
am: 17.12.2010
Freigegeben von:
Dr. Dietmar Kraft
am: 17.12.2010
22. Dezember 2010
© Bombardier Inc. und Tochtergesellschaften, alle Rechte vorbehalten
Prototypdrehgestelle
Seite 1 von 7
b
FERNVERKEHR-DOPPELSTOCKZÜGE für die SBB
Beschreibung Prototypdrehgestelle
1 Allgemeines
Für die neuen Fernverkehrs-Doppelstockzüge der SBB hat Bombardier den Drehgestelltyp FLEXX*
Tronic WAKO entwickelt. Die FLEXX Tronic WAKO Drehgestelle sind ein neues Mitglied in der
Bombardier FLEXX Compact Drehgestellfamilie und weisen als Neuheit die Integration eines
Wankkompensationssystems (WAKO*) auf. Optional ist der Einbau von ARS (Aktive
Radsatzsteuerung und Stabilisierung) in den Drehgestellen möglich.
Mittlerweile wurden zwei FLEXX Tronic WAKO Prototypdrehgestelle gebaut, die derzeit unter einem
existierenden IC2000-Wagen der SBB getestet werden. Nach den statischen Tests in Minden sind
Versuchsfahrten im Schweizer Streckennetz geplant. In einer zweiten Phase der Tests werden die
beiden Prototypdrehgestelle mit ARS (Aktive Radsatzsteuerung und Stabilisierung) ausgerüstet.
Die beiden Prototypdrehgestelle sind baugleich und unterscheideen sich nur durch die Radsätze:
•
Das eine Prototypdrehgestell besitzt zwei Messradsätze (basierend auf ICE 3)
•
Das andere Prototypdrehgestell ist mit 2 Radsätzen des Typs Görlitz 9 ausgerüstet.
In beiden Drehgestellen sind weder Bremsen noch Antriebe eingebaut. Die Gewichte der fehlenden
Brems- und Antriebskomponenten sowie Kopfträger und Antennen werden durch Ersatzmassen
repräsentiert.
Die Schnittstellen zum Wagenkasten sind an die Gegebenheiten des IC2000-Wagens angepasst. Die
Verbindung zwischen Drehgestell und Wagenkasten erfolgt über einen sogenannten Federträger.
Während dieser in der Serie zugleich als Zusatzluftvolumen für die Luftfedern dienen wird, ist dies bei
den Prototypdrehgestellen nicht der Fall. Die Zusatzluftbehälter sind hier in Form von zwei separaten
Druckbehältern ausgeführt.
Die Abb. 1.1 und Abb. 1.2 zeigen die Prototypdrehgestelle mit WAKO und ARS in der Ausführung
ohne Messradsätze.
* eingetragenes Markenzeichen von Bombardier Inc. und seinen Konzerngesellschaften
Technische Beschreibung
22. Dezember 2010
© Bombardier Inc. und Tochtergesellschaften, alle Rechte vorbehalten
Prototypdrehgestelle
Seite 2 von 7
b
FERNVERKEHR-DOPPELSTOCKZÜGE für die SBB
Beschreibung Prototypdrehgestelle
Abb. 1.1 Prototypdrehgestell (ohne Messradsätze) mit Wankkompensation (WAKO) und ARS
Abb. 1.2 Prototypdrehgestell (ohne Messradsätze) mit WAKO und ARS, Ansicht von unten
Technische Beschreibung
22. Dezember 2010
© Bombardier Inc. und Tochtergesellschaften, alle Rechte vorbehalten
Prototypdrehgestelle
Seite 3 von 7
b
FERNVERKEHR-DOPPELSTOCKZÜGE für die SBB
Beschreibung Prototypdrehgestelle
1.1 Technische Hauptdaten
Spurweite
1435 mm
max. Radsatzfahrmasse
max. 19 t
Radsatzabstand
2500 mm
maximale Fahrgeschwindigkeit
Abstützung primär
200 km/h (+10%)
Gummifeder
Stahlfedersatz (mit Gummiplatte)
Aktive Radialsteuerung und Stabilisierung (ARS)
Abstützung sekundär
Höhe Kastenauflage über Schienenoberkante (SOK)
Bremsausrüstung
Antriebsausrüstung
Antennen
Raddurchmesser
Querbeschleunigung auf Gleisebene (nominal)
Querbeschleunigung auf Passagierebene (nominal)
Technische Beschreibung
22. Dezember 2010
© Bombardier Inc. und Tochtergesellschaften, alle Rechte vorbehalten
Luftfeder mit Gummischichtfeder
zentrale Notfeder
in Sekundärstufe integriertes WAKO-System
1030 mm
keine (Masse der Bremsausrüstung
durch Ersatzmassen abgebildet)
keine (Masse der Antriebsausrüstung
durch Ersatzmassen abgebildet)
keine (Masse von Kopfträger und Antennen
durch Ersatzmassen abgebildet)
920 mm
2
1.35 m/s
2
1.2 m/s
Prototypdrehgestelle
Seite 4 von 7
b
FERNVERKEHR-DOPPELSTOCKZÜGE
FERNVERKEHR
für die SBB
Beschreibung Prototypdrehgestelle
2 Beschreibung der Wankkompensation
2.1.1 Grundprinzip
Bei konventionellen Fahrzeugen wankt das Fahrzeug bei schneller Bogenfahrt aufgrund des
Fliehkraftüberschusses sowohl in der PrimärPrimär als auch in der Sekundärstufe nach b
bogenaussen.
Dadurch geht ein Teil der positiven Wirkung der Gleisüberhöhung verloren und
und die auf den Fahrgast
einwirkende Fliehkraft steigt. Entweder wird diese Fahrkomforteinbusse akzeptiert, oder die
Fahrgeschwindigkeit im Bogen muss reduziert werden.
Das Grundprinzip des Wankkompensationssystems (WAKO) besteht darin, das pri
primäre und
sekundäre Wanken nach bogenauß
ßen durch ein
n Neigen des Wagenkastens nach b
bogeninnen in der
Sekundärstufe zu kompensieren und so die auf den Fahrgast einwirkende Fliehkraft zu reduzieren.
Als Folge können in Bögen höhere Fahrgeschwindigkeiten realisiert werden als
als mit konventionellen
Fahrzeugen. Erstmals wird ein solches WAKO-System
WAKO System nun für Doppelstockfahrzeuge angewendet.
Das Wankkompensationssystem beinhaltet gleichzeitig eine Komfortregelung in Querrichtung (A
(ALS,
active lateral suspension).
2.1.2 Realisierung
Das Wankkompensationssystem (WAKO) ist in die Sekundärstufe integriert. Es erfordert keine
zusätzliche Zwischentraverse, wie das bei den bekannten Neigezugdrehgestellen der Fall ist. Alle
durch WAKO aufgebrachten Bewegungen werden von den Luftfedersystemen aufgenommen.
Mechanisch wird WAKO
realisiert, indem ein hoch
liegender fiktiver Wankpol des
Wagenkastens erzeugt wird.
Dies geschieht durch die schief
gestellten Wankstützenpendel:
Diese sind nach innen geneigt
angeordnet, so dass sich ein fiktiver Schnittpunkt
Schnittpunkt ihrer verlängerten Pendelachsen etwa auf Höhe des
Oberdecks ergibt. Da der Schwerpunkt des Wagenkastens unterhalb dieses fiktiven Drehpunktes liegt,
hat er aufgrund der Fliehkraft im Bogen bereits passiv das Bestreben, nach aussen zu pendeln und
Technische Beschreibung
22. Dezember 2010
© Bombardier Inc. und Tochtergesellschaften, alle Rechte vorbehalten
Prototypdrehgestelle
Seite 5 von 7
b
FERNVERKEHR-DOPPELSTOCKZÜGE
FERNVERKEHR
für die SBB
Beschreibung Prototypdrehgestelle
sich somit nach bogeninnen
ogeninnen zu neigen. Beim WAKOWAKO
System wird dieser Vorgang durch einen
elektrohydraulischen WAKO-Aktuator
Aktuator unterstützt.
Pro Drehgestell sind aus Redundanz-- und
Querfahrkomfortgründen zwei WAKO
WAKO/ALS-Aktuatoren
angeordnet, die geregelt Querkräfte
e zwischen
Drehgestellrahmen und Federträger aufbringen. Beide
Aktuatoren sind in
n Querrichtung (auf der yy-Achse)
wirksam.
Die beiden Linearaktuatoreinheiten wirken über je eine
Lenkstange quer durch den Drehgestellrahmen zum
Federträger. Im niederfrequenten
n Bereich erzeugen sie
die für die Wankkompensation erforderliche
quasistatische
sistatische Kastenneigung nach b
bogeninnen. Im
hochfrequenten Bereich regeln sie den Querkomfort im Wagenkasten (ALS). Die Aktuatoren sind sehr
ausfallsicher ausgeführt. Sollte dennoch ein Aktuator ausfallen, so gewährleistet der verbleibende
Aktuator die Neigefunktion und regelt gleichzeitig den Komfort in reduziertem Umfang weiter.
Die zur Regelung von WAKO erforderlichen Messgrössen werden durch Sensoren am Fahrwerk
sowie im Wagenkasten bereitgestellt.
Das WAKO-System ist fail-safe
safe aufgebaut. So ist durch die Wahl der Parameter, die die
Quersteifigkeit zwischen Kasten und Drehgestell bestimmen, sichergestellt, dass auch bei Abschalten
oder Komplettausfall des WAKO-Systems
Systems das Lichtraumprofil unter allen Bedingungen eingehalten
wird. Ausgefallene Aktuatoren wirken
irken wie hydraulische Dämpfer.
2.1.3 Vorteile und Eigenschaften
WAKO ist ein innovatives System zur aktiven Kompensation der Wankwinkel
Wankwinkel eines Wagenkastens,
integriert in die Kastenfederung.. Das System erlaubt um bis zu 15% höhere Fahrgeschwindigkeiten
im Bogen. Dank modernster Elektronikarchitektur und vollständiger Redundanz der Komponenten
(inklusive Aktuator, was eine Weltneuheit darstellt) wird eine extrem hohe Zuverlässigkeit
Zuverlässigkeit erreicht,
welche mit klassischen Neigesystemen
systemen nicht möglich ist.
Technische Beschreibung
22. Dezember 2010
© Bombardier Inc. und Tochtergesellschaften, alle Rechte vorbehalten
Prototypdrehgestelle
Seite 6 von 7
b
FERNVERKEHR-DOPPELSTOCKZÜGE für die SBB
Beschreibung Prototypdrehgestelle
Der multifunktionale, mechatronische Aufbau des Systems bietet eine deutlich reduzierte
mechanische Komplexität, erlaubt dadurch eine kompakte Bauweise und damit einen kurzen
Radstand des Fahrwerks, auch bei integriertem Antrieb. Die Kinematik des Systems bietet ein „FailSafe“ Verhalten und garantiert einen grösstmöglichen Wagenkastenquerschnitt, was sich speziell in
einem erstklassigen Raumangebot bei Doppelstockwagen manifestiert. Zudem ist die Führung eines
Pantographen am Fahrdraht unter allen Umständen und ohne zusätzliche Massnahmen gesichert.
Durch den geringen Neigewinkel sowie die aktive Komfortregelung mittels modernem,
modellbasiertem Reglerkonzept, wird ein hohes Fahrkomfortniveau erreicht. Der allgemein bekannte
Effekt der „Seekrankheit“, wie er bei klassischen Neigezügen auftreten kann, ist eliminiert.
Technische Beschreibung
22. Dezember 2010
© Bombardier Inc. und Tochtergesellschaften, alle Rechte vorbehalten
Prototypdrehgestelle
Seite 7 von 7