Predictive Maintenance auf Schienenfahrzeugen

Daten und Zustand eines Schienenfahrzeugs können in Echtzeit und remote in der Cloud von Fahrzeughersteller oder Betreiber ausgelesen werden. Das LUNA-System umfasst Einspeise- und Erweiterungsmodule, TRDP-Buskoppler sowie Stromüberwachungsmodule. LUNA bietet völlig neue Möglichkeiten für Wartung und Service, wie die Anwendung in einer Dual-Mode-Lokomotive zeigt.

Für Schienenfahrzeugbetreiber sind die Kosten für Wartung und Service ihrer Fahrzeuge entscheidend, um wirtschaftlich erfolgreich zu sein und im Wettbewerb mit anderen Verkehrsträgern bestehen zu können. Die wachsende Komplexität der Systeme, die schwierige Verfügbarkeit von Ersatzteilen – insbesondere für ältere Fahrzeuge oder spezielle Komponenten – sowie der Fachkräftemangel und hohe Lohnkosten zählen zu den Preistreibern. Daher sind die Hersteller gefordert, Wartungs- und Serviceoptionen anzubieten, die Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit im Bahnverkehr gewährleisten.

In diesem Kontext spielt „Predictive Maintenance“, also die vorausschauende Wartung, eine zentrale Rolle. Hierbei wird der Zustand von Fahrzeugkomponenten mittels Echtzeit-Datenanalyse überwacht, sodass bei Anzeichen von Verschleiß präventive Wartungen durchgeführt werden können, bevor die Komponente ausfällt. Dadurch lassen sich Stillstandzeiten erheblich reduzieren.

Mit dem neuen LUNA-System (Lütze Universal Network Adapter) von LÜTZE TRANSPORTATION kann eine solche präventive Wartung umgesetzt werden, wie Anwendungen in einer modernen Dual-Mode-Lokomotive zeigen. Das System ermöglicht durch permanente Stromüberwachung ein kontinuierliches Energiemanagement auf Basis der erfassten Daten. Sensordaten werden laufend analysiert, um bevorstehende Ausfälle von Verbrauchern prognostizieren zu können und erforderliche Wartungen rechtzeitig zu planen.

Neben der kontinuierlichen Stromüberwachung bietet LUNA via Ethernet TRDP die Möglichkeit, alle angeschlossenen Aktoren remote ein- und auszuschalten. Dies erlaubt die Installation von LUNA an schwer zugänglichen Einbauorten und erspart den Fahrzeugherstellern den Einsatz von zusätzlichen Relais oder Halbleiterschaltern zum Schalten von Aktoren.

Das LUNA-System ist für den Einbau in geschlossenen elektrischen Betriebsbereichen, im Fahrzeugführerstand sowie im Fahrgastraum geeignet. Es ist vollständig bahntauglich und erfüllt die Normen EN 50155, EN 50121-3-2, EN 50124-1, EN 61373, EN 45545-2 sowie die Regelung Nr. EMV 06 des Eisenbahnbundesamts. Dank der EMV 06, welche die elektromagnetische Verträglichkeit im Eisenbahnumfeld regelt, sind Nachrüstungen (Retrofit) durch den Betreiber möglich.

Die LUNA-Sicherungsmodule zeichnen sich durch ihre kompakte Baubreite von 22,5 mm aus, was eine platzsparende Installation ermöglicht. Im Gegensatz zu vielen vergleichbaren Industriesystemen sind die Module zweikanalig ausgelegt. Das bedeutet, dass in einem Gehäuse zwei Lastüberwachungen verbaut sind, die im Fehler- oder Überstromfall zweipolig galvanisch getrennt abschalten: Zunächst unterbricht ein Transistor den Stromfluss im Plus-Pfad. Danach öffnet je ein Relaiskontakt im Plus- und Minuszweig und sorgt so für eine 2-polige, galvanisch getrennte Abschaltung.

Bei vergleichbaren Industrie-Systemen ohne galvanische Trennung, bei denen nur ein Transistor abschaltet, können Leckströme auftreten, die weiterhin über den Transistor fließen. Diese Leckströme sind zwar meist sehr klein, können aber in voll geerdeten Netzen (TN-Systeme) und IT-Netzen (isolierte Erdungssysteme) erhebliche Probleme verursachen. In TN-Systemen können Leckströme dazu führen, dass Fehlerstromschutzschalter (RCDs) oder Leitungsschutzschalter (MCBs) auslösen, obwohl kein gefährlicher Fehlerstrom fließt. In IT-Systemen könnten kleine Leckströme die Isolationsüberwachung beeinträchtigen und die Fehlererkennung erschweren.

Für die Sicherungsmodule wurden äußerst präzise und realitätsnahe Charakteristiken entwickelt: flink, mittel, träge 1, träge 2 und träge 3. Diese fünf Kennlinien wurden elektronisch nachgebildet und weisen deutlich weniger Toleranzen auf als idealtypische Kennlinien, die auf magnetischen oder thermischen Prinzipien basieren. Ein Nachteil des thermischen Prinzips ist beispielsweise, dass das Abschaltverhalten zwischen einem kalten und einem warmen Leitungsschutzschalter erheblich variiert. Im Bahnbereich, wo große Temperaturschwankungen auftreten, ist dies besonders problematisch. Die elektronisch nachgebildeten Kennlinien der LÜTZE Transportation bieten eine wesentlich zuverlässigere und konsistentere Performance.

Die elektronischen LUNA-Lastüberwachungen gibt es in drei Varianten:

• Einstellbarer Strombereich DC 1 A – 6 A | Kanal 1: DC 6 A; Kanal 2: DC 6 A
• Einstellbarer Strombereich DC 1 A – 10 A | Kanal 1: DC 10 A; Kanal 2: DC 6 A
• Einstellbarer Strombereich DC 1 A – 10 A | Kanal 1: DC 10 A; Kanal 2: DC 10 A

Alle Lastüberwachungsmodule verfügen über je eine fest installierte Schmelzsicherung im Plus- und Minuspfad, um bei Ausfall der Elektronik den Leitungsschutz zu gewährleisten. Die 6 A -Kanäle sind mit einer 10 A- und die 10 A-Kanäle mit einer 15 A-Sicherung abgesichert. Die Querschnitte der angeschlossenen Leitungen müssen auf den Auslösestrom dieser Backup-Sicherungen ausgelegt sein.