Übung: Antriebstechnik und Fahrzeugkomponenten
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Übung: Antriebstechnik und Fahrzeugkomponenten
Übung: Antriebstechnik und Fahrzeugkomponenten • Historische Entwicklung von elektrischen Fahrmotoren • Grundlagen elektrischer Maschinen • Gleichstrommaschinen • Wechselstrommaschinen • Drehstrommaschinen • Vergleich Asynchron-/Gleichstromreihenschlussmotor • Sondermaschinen • Heutige spezifische Anforderungen an Bahnantriebe Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr • Elektrische Systeme elektrischer Triebfahrzeuge • Energieversorgungs-/Bordnetz • Schutzeinrichtungen • Hilfsbetriebe • (Antrieb) • Bremsen • Modularer Aufbau heutiger Fahrzeuge • Beispiel: EuroSprinter • Beispiel: Lirex • Probleme und Risiken • Literaturverzeichnis Historische Entwicklung von elektrischen Fahrmotoren (Quellen: K. Milz: P. Mnich: Vorlesung „Bahnsysteme und ihre Energieversorgung“ [7] Vorlesung „Neuartige und weiterentwickelte Bahnsysteme“ [2]) 1879 Berliner Gewerbeausstellung, Werner v. Siemens, Erstes elektrisches Triebfahrzeug (Grubenlokomotive) 1881 Erste elektrische Straßenbahn 1882 Erste elektrische Grubenlokomotive 1891/92 Erste Werksversuchsbahn (Siemens & Halske ) 1895 Erste Gleichstrom Vollbahnlokomotiven, Amerika 1896 Erste U-Bahn, Budapest 1899 Erste Elektrische Vollbahnlokomotive in Europa, (Schweiz) 1902 Erster Hoch- und Untergrundbahnzug in Berlin 1903 Schnellfahrten 206, 7 und 210,2 km/h 1903 Erste Einphasenwechselstrombahn 25 Hz, 6 kV, Berlin 1904 Erste Lokomotive für Einphasen-Wechselstrom 50 Hz, (Schweiz) Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr 1912/13 Übereinkommen betreffend die Ausführung elektrischer Zugförderung zwischen Baden, Bayern und Preußen, Einphasenwechselstrom 16 2/3 Hz 1923 Erste Diesellokomotive mit elektrischer Kraftübertragung 1933 Fliegender Hamburger 1936 Einphasen-Wechselstrom 50 Hz in Deutschland, Höllentalbahn 1945 Einphasen-Wechselstrom 50 Hz in Frankreich 1954/55 Schnelligkeitsrekorde in Frankreich mit 1.500 V Gleichstromlokomotiven 243 und 331 km/h 1968 Erste Stromrichterlokomotive 1972 Erste Drehstromlokomotive 1981 Erster TGV in Frankreich 1988/92 Intercity-Express (ICE) 1994 EU-Initiativen für Bahninteroperabilität in Europa 1999 Serienmäßiger Einsatz statischer Bahnstromumrichter Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr 2000 Serienbetrieb ICE-T 2000 Serienbetrieb ICE 3 2006 Geschwindigkeitsrekord mit Serienlokomotive (SIEMENS Taurus 3): 357 km/h Linearmotortechnik (Rad/Schiene) People Mover, Japan People Mover, Australian diverse Untersuchungen zum Einsatz als Zusatz-Booster für steile Streckenabschnitte 2000 4. Internationalen Heinz Nixdorf Symposium, Neue Bahntechnik Paderborn, Universität Paderborn Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Übersicht rotierende Maschinen Rotierende Maschinen Elektrische Antriebe Linearmotoren Drehstrommotor Gleichstrommotor (Fortsetzung nächste Seite) Synchronmotor Asynchronmotor Einsatz in einigen TGV Triebköpfen Einsatz in Nahverkehrsund Regionalfahrzeugen Transversalflussmotor Käfigläufermotor zur Zeit noch nicht im Einsatz Einsatz in Nahverkehrs-, Regional- und Fernverkehrsfahrzeugen ICE 1 / ICE 2 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Gleichstromreihenschlussmotor Übersicht Linearmotorvarianten Drehstrom-/ Wanderfeldmotor Linearmotoren Synchronmotor Gleichstrommotor Asynchronmotor Industrieapplikation Langstator Kurzstator Langstator Industrieapplikaion Industrieapplikaion Kurzstator Japan HSST-100L Transversalflussmotor eisenbehaftet Deutschland Transrapid Zur Zeit keine Anwendung Deutschland M-Bahn Deutschland Neue Bahntechnik Paderborn USA Grumman Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr eisenlos Japan MLX 01 Korea HML-03 Deutschland Starlim Deutschland EET USA Magneplan USA Bechtel Aufbau eines Elektromotors Anschlussklemmen / elektrische Ansteuerung Stator Kühlung Rotor Lager Baugröße Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Gehäuse Wirkungsgrad und Verluste von Motoren Kupferverluste (Ohmscher Widerstand in den Leitern) - Durch Ankerstrom / Drehmomentbildenden Strom - durch Erregerstrom (nicht bei Erregung mit Permanentmagneten) Eisenverluste - Wirbelstromverluste (geblechte Eisenpakete) - Ummagnetisierungsverluste (Hysterese) Zusatzverluste - Motorkühlung (Ventilator) - Reibungsverluste (Lager und Dichtung) - Strömungsverluste im Motor (Luftspalt U-Bahn Nürnberg 1mm, Asynchronmotor im Nahverkehr 1,2 mm, Drehstrommotor ICE 2,5 mm) - ... Die höchsten Verluste treten im Kupfer (in den elektrischen Leitern) und im Eisen (in den magnetischen Leitern) auf. Sie steigen quadratisch mit dem abgenommenen Drehmoment bei relativ konstanten Leerlaufverlusten Wirkungsgrad: Verhältnis abgegebener zu aufgenommener Leistung Größere Elektromotoren haben höheren Wirkungsgrad ( ⇒ geringere Verluste) bei Nennleistung Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Antriebsdimensionierung • Überdimensionierung des Antriebs: höhere Bau- und Betriebskosten, erfordert massivere Auslegung von Fundamenten, Wellen, Elektrik, weniger dynamisches Verhalten • Deshalb: Bestimmung der Lastmomente (Lastkennlinien) durch Berechnung und Messung • Statische Auslegung: Drehmoment des Motors muss über ganzen Betriebsbereich größer sein, als Lastmoment • Dynamische Auslegung: Antrieb muss soviel Drehmomentreserve haben, um Last in der geforderten Zeit auf die richtige Drehzahl zu bringen • Thermische Auslegung: Antrieb darf sich nicht über zulässige Temperatur hinaus erwärmen • Entscheid für bestimmten Motortyp: z.B. Gleichstrom-, Synchron-, Asynchron-, Reluktanzmaschine Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Gleichstrommaschine: Aufbau (1) • Leiter des Rotors werden von Magnetfeld des Stators durchdrungen • Mechanische Kommutierung (Stromversorgung des Rotors) über Bürsten • Mechanische Festigkeit des Kollektors begrenzt Maximaldrehzahl • Drehmoment proportional zum Strom, Drehzahl proportional zur Spannung • Erzeugung des Magnetfeldes (Erregung) durch Gleichstrom oder Permanentmagnete Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Gleichstrommaschine: Aufbau (2) Quelle: Fischer [3], Franz [4] Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Synchronmotor • Überwiegender Einsatz als Generator • Bei Einsatz als Motor ist Ansteuerung durch Leistungselektronik (Frequenzumrichter) notwendig • (hohe Ströme in Statorwindungen, wenn Rotor nicht mit Statormoment drehen kann) Asynchronmotor • Einfache und robuste Bauweise • Meist verwendete Industrieapplikation • Direkter Anschluss an das Drehstromnetz möglich (mit Motorschutzschalter) • Betrieb am Wechselstromnetz mit Kondensator für kleine Leistungen möglich • Für sehr kleine Leistungen: Spaltpolmotor (Einphasiger Asynchronmotor mit geteiltem Stator) • Keine Bürsten oder Magnete erforderlich • Für drehzahlveränderliches Antriebssystem ist Frequenzumrichter erforderlich ⇒ Möglichkeit eines Gleit- und Schleuderschutzes für Eisenbahnsysteme ( + Überdrehzahlschutz) Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Asynchronmotor: Aufbau • • • • • • Mehrsträngige, verteilte Wicklungen im Stator Bestromung so, dass Drehfeld entsteht Rotornuten mit Al ausgegegossen oder Stäbe aus leitfähigem Material Stäbe an beiden Enden mit Ring kurzgeschlossen Statordrehfeld induziert in den Rotorkäfig Ströme Diese Ströme erzeugen magnetische Pole, die dem Statordrehfeld folgen • Ströme werden nur dann induziert, wenn sich Rotor relativ zum Statordrehfeld bewegt (⇒ Asynchronmaschine) Kurzschlussläufer- / Käfigläufer Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Asynchronmotor: Aufbau Quelle: JRE Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Reihenschluss-Gleichstrommotor und Asynchronmotor in der Bahntechnik Reihenschlussgleichstrommotor Asynchronmotor leicht leicht(U) (U) Steuerung (n) leistungselektronisch leistungselektronisch(U, (U,f)f) 96 96% % Wirkungsgrad 90 90% % k.k.A. A. Gewicht 2,27 2,27kg/kW kg/kWbzw. bzw.ca ca77% % des Fahrzeuggewichtes) des Fahrzeuggewichtes) k.k.A. A. Kosten 13 13% %der derFahrzeugkosten Fahrzeugkosten keine, keine,ohne ohneFremderregung Fremderregung Hilfseinrichtungen Umrichter Umrichternotwendig notwendig Reihenschluss, Reihenschluss, sehr sehrrobust robust Charakteristik Nebenschluss, Nebenschluss,bei beiVerzicht Verzicht auf aufwendige Regelung auf aufwendige Regelung Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Motorentypenschild Alle wesentlichen Maschinendaten sind auf dem Typenschild jedes Motors vermerkt. Quelle: Fischer [3] Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Fahrmotoren ICE Quelle: Siemens VT Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Motorenaufhängung Quelle: JRE Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Vergleich ICE Generationen Quelle: Siemens VT Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Zugkonfiguration ICE 3 und ICE-T Quelle: Siemens VT Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Dieselelektrisches Triebfahrzeug Vergleich des dieselelektrischen Antriebssystems mit dem hydraulischen Konzept Quelle: DB AG, Deine Bahn 8, 2000 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Dieselelektrischer Neigetechnik-Triebzug Baureihe 605 • Fertigstellung von 20 Zügen: Juni 2001 • Geplante Einsatzstrecken: Nürnberg-Chemnitz-Dresden und München-Lindau-Zürich • Neuer Geschwindigkeitsrekord für Brennkraftschienenfahrzeuge: 222,6 km/h • Dieselelektrisches Antriebskonzept mit je einer unter Flur montierten Dieselmotor (Wassergekühlt, 6-Zylinder)Generatoreinheit je Wagen • Wechselstromwandler; gemeinsamer, mit Kondensatoren gestützter Spannungszwischenkreis; Pulswechselrichter; zwei mal zwei parallel geschaltete Fahrmotoren Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: eb 10/2001 Transversalflussmotor • Größere Kraftdichte, geringeres Bauvolumen, höherer Wirkungsgrad • Direktantrieb • Wirkungsgrad: ca. 97 % • Anfahrmoment: 7,5 kNm • Leistung: 500 kW • Masse: 365 kg • Leistungsgewicht: 0,73 kg/kW • Vgl. zur ASM: 2,27 kg/kW (1135 kg bei 500 kW und Wirkungsgrad 90 %) Quelle: VDI Nachrichten 11/99, www.iem.ing.tu-bs.de, FTZ DB AG Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Vergleich Rotierender Motor / Linearmotor Rotierender Motor Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Linearmotor Linearmotor-Fahrzeuge im praktischen Einsatz Stationsbereich Innensausstattung LINEAR METRO Osaka Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Antriebsaufhängung im Vergleich Rotary Motor Truck Truck Frame Mounting Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Axle Mounting Komponenten elektrischer Triebfahrzeuge Quelle: Eisenbahlexikon, transpress Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Zweifrequenz-Güterlokomotive 185 Quelle: DB AG, Deine Bahn 8, 2000 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Bordnetz des dieselelektrischen Lirex Quelle: Elektrische Bahnen 8/2000 [5] Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Energiespeicher in Schienenfahrzeugen • Gewinnung und lokale Speicherung von Bremsenergie für nachfolgende Beschleunigung • Bei fehlender Rückspeisemöglichkeit oder geringer Aufnahmefähigkeit des Versorgungsnetzes (niedrige Spannung, niedriges Verkehrsaufkommen) • Energiespeicherauslegung: Etwas unter gesamter kinetischer Energie des Fahrzeuges bei vmax Bsp.: 110 t, vmax = 120 km/h entspricht 17 kWh; sinnvoll: 12 kWh 60.000 Ladezyklen jährlich bei Regionalverkehrsfahrzeug Speichermöglichkeiten in Fahrzeugen: - Batterien - Schwungradspeicher - Hochleistungskondensatoren Anforderungen / Auswahlkriterien: - Energie- bzw. Ladungsdichte, Leistungsdichte, - Zyklenzahl/Lebensdauer, Ladungsaufnahme/Ladungsdauer - (Schnellladung), Selbstentladerate, Arbeitstemperaturbereich, - Wartungsaufwand, Bauart, Sicherheitsaspekte, Umweltaspekte, ... Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: Steinegger, EI 12/2003 Fahrzyklus und Speicherzyklus Gewinnung von Bremsenergie für nachfolgende Beschleunigung Geschwindigkeit v, Zug-/Bremskraft F Leistung P Energie E Spannung U, Strom I des Energiespeichers Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: Steinegger, EI 12/2003 Energiespeicher in dieselbetriebenen Fahrzeugen Antriebskonzept ohne Energiespeicher Antriebskonzept mit Energiespeicher Vorteile: • Leistungserhöhung bei Beschleunigung ( ⇒ Fahrzeitverkürzung ⇒ weniger Fahrzeuge für den Umlauf notwendig und mehr Passagiere zu erwarten) • Installierte Leistung des Dieselmotors kann reduziert werden • Geringerer Bremsverschleiß • Reduzierung Lärm- / Schadstoffemission im Bahnhof • Emissionsfreier Betrieb in kurzen Tunnelstrecken möglich • Brennstoffeinsparung von 30 % im Regionalverkehr (Haltestellenabstand 5 km) möglich Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: Steinegger, EI 12/2003 Energiespeichertechnologien Quelle: Witt IndustieElektronik Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Auswahl von Energiespeichern Speicherarten im Vergleich von Energieaufnahme und Speicherzeitraum •Energiedichte bzw. Ladungsdichte [Wh/kg] •Leistungsdichte [W/kg] •Zyklenzahl / Lebensdauer •Ladedauer •Selbstentladerate •Arbeitstemperaturbereich •Wartungsaufwand •Sicherheitsaspekte •Empfindlichkeit gegen Erschütterungen Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: EUS Einteilung elektrochemischer Energiespeicher Quelle: Studienarbeit T. Lauer Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Übersicht Akkumulatorsysteme Stand: 1998 Quelle: Studienarbeit, T. Lauer Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Blei-Akkumulatoren Plattenförmiger PlattenförmigerAufbau Aufbaueines einesBleiakkus Bleiakkus Chemische ChemischeEinzelreaktion Einzelreaktionbeim beimEntladen Entladen Quelle: DB AG, Fachbuch 9/21 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Akkumulatoren Nickel-Cadmium Nickel-Cadmium Akkumulatoren Akkumulatoren mit mitElektroden Elektrodenaus aus faserartigen faserartigenund undelastischen elastischen Strukturen Strukturen Quelle: Hoepecke, BAE Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Schwungrad-Energiespeicher Stationäre StationäreInstallation Installationfür für Schienennahverkehrsanwendungen Schienennahverkehrsanwendungen Quelle: Witt IndustieElektronik Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Schwungrad-Energiespeicher Leistungsentnahme aus Mittelspannungsnetz ohne Schwungradspeicher [min] Quelle: Witt Industrie Elektronik Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Schwungrad-Energiespeicher Leistungsentnahme aus Mittelspannungsnetz mit Schwungradspeicher [min] Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: Witt Industrie Elektronik Mobiler Schwungradspeicher des Lirex • • Geräuschminderung Geräuschminderung beim beimAnfahren Anfahrenim im Bahnhof Bahnhof • • Leistungssteigerung Leistungssteigerung beim beimBeschleunigen Beschleunigen (Booster) (Booster) • • Senkung Senkungdes desKraftKraftstoffverbrauches stoffverbrauches • • Vermeidung VermeidungVolllastVolllastbetrieb der betrieb der Dieselmaschinen Dieselmaschinen • • völlig völligemissionsfreies emissionsfreies Befahren Befahrenvon von kurzen Streckenabkurzen Streckenabschnitten schnitten • • HilfsbetriebeverHilfsbetriebeversorgung sorgungim imStand Stand bei abgestelltem bei abgestelltem Dieselmotor Dieselmotor Quelle: Elektrische Bahnen 8/2000 [5] Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Mobile Schwungradspeicher: Entwicklungsstand System Rosseta T2 Maximale Drehzahl (n) 25.000 U/min Maximale Leistung 350 kW Energie (bei n) 6 kWh Leerlaufverlust bis 3,6 kW Höhe mit Grundrahmen 1.050 mm Breite mit Grundrahmen 965 mm Gewicht Schwungradsystem Gewicht einschließlich Leistungselektronik und Kühler 650 kg 1.200 kg Quelle: Rosseta Technik GmbH Zerstörter Gusseisen- und Kunststoffrotor eines Schwungradspeichers Quelle: Burg, Zürich Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Mobile Schwungradspeicher: Beispielrechnung „Wie schnell muss sich ein gusseisernes Schwungrad mit einer Masse von 0,65 t und einem Durchmesser von 85 cm drehen, um eine Energie von 6 kWh zu speichern?“ 2 ⋅ E rot 2 ⋅ E rot = 1 I ⋅m⋅r2 2 2 ⋅ E rot 2 ⋅π ⋅ f = 1 ⋅m⋅r 2 2 ω2 = f = 2 ⋅ E rot 1 ⋅m⋅r2 2 = 2 ⋅π 4 ⋅ 6000 ⋅ 3600Ws 650kg ⋅ (0,425m )2 2 ⋅π Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr 1 2 Iω 2 Rotationsenergie E rot = Winkelgeschwindigkeit ω = 2 ⋅π ⋅ f Trägheitsmoment (bei Vollzylindern) I= 1 ⋅m⋅r2 2 Rückspeisung bei Bremsung Netz-/Nutzbremse Rückspeisung im Nahverkehr Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quellen: MM, rosetta Schwungrad-Energiespeicher Zeit [min] Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: Witt Industrie Elektronik Brennstoffzelle Kathode Anode Quelle: VDI, IZE Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Wirbelstrombremse Probleme Problemeim im praktischen praktischenBetrieb: Betrieb: •• stellenweise stellenweise Erweichung Erweichungdes des Schienenmaterials Schienenmaterials •• ungenügende ungenügende elektromagnetische elektromagnetische Verträglichkeit Verträglichkeit (z. (z.B. B.auf aufSignalSignalanlagen) anlagen) •• Wirkung Wirkungnur nurbei bei hohen hohen Geschwindigkeiten Geschwindigkeiten Quelle: DB AG Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Magnetschienenbremse Funktionsweise Funktionsweiseder derMagnetschienenbremse Magnetschienenbremse Quelle: DB AG, Deine Bahn 9, 2000 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Zugkonfiguration ICE 3 und ICE-T Quelle: Siemens VT Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Komponenten des Lirex (BR 618/619) Anordnung Anordnungder der Antriebskomponenten Antriebskomponenten auf aufdem demDach Dach Modulares Modulares Antriebskonzept Antriebskonzept Quelle: Elektrische Bahnen 8/2000 [5] Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Fahrzeug-Plattformen Quelle: Siemens TS Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Fahrzeug-Modellbaukasten Quelle:Siemens TS Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Vorteile des Baukastenprinzips: Maximierung der Gleichteileanzahl für verschiedene Lokomotivtypen führt zu Synergien: • Hohe Flexibilität: - Lokomotivtyp bleibt noch während der Lieferphase wählbar - Änderung/Umrüstung auch noch nach der Auslieferung möglich (z.B. Nahverkehrspaket, Zugenergieversorgung) • Einfachere Fahrzeugzulassung durch vom Lokomotivtyp unabhängige Zulassungsdokumente • Höhere Sicherheit, Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit durch Benutzung von erprobten Standardkomponenten • Vereinfachte Wartung durch: - Reduzierung von Schnittstellen - Erhöhung der Zugänglichkeit - Erhöhung der Gleichteileanzahl • Vereinfachte Infrastruktur (Ersatzteil- / Werkstattanzahl) • Synergien bei Dokumentation und Schulung • Kürzere Entwicklungszeiten Quelle: DB AG, ETG 74 [7] ETR 09/06 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Beispiel: Bombardier TRAXX; Integrale Plattform • Konsequente Plattformstrategie • Weitgehend identisches Layout für verschiedene Traktionstypen • Flüssigkeitskühlung bei allen Lokomotivtypen durch Zentralkühlanlage mit gleichen mechanischen Schnittstellen • Jede funktionale Einheit hat eigenen Platz; Nachrüstung von Komponenten möglich • Transformator, Netz-Eingangsdrossel, Tank bzw. Zentralkühlanlagen mit identischen mechanischen Befestigungen Befestigung E- bzw. D-Power-Package auf dem Mittellangträger Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: ETR 09/06 Beispiel: Bombardier TRAXX; Integrale Plattform 1 – Fahrmotorlüfter 2 – Hochspannungsgerüst 3 – Hilfsbetriebegerüst 4 – Hilfsbetriebestromrichter 5 – Antriebsstromrichter 6 – Kühlturm 7 – Zugsicherungsschrank 8 – Elektronikschrank 9 – Niederspannungsgerüst 10 – Druckluftgerüst 11 – Geräteschrank 12 – Hilfsbetriebetransformator 13 – Hochspannungsgerüst (DC) 14 – Brandlöschanlage 15 – Bremswiderstand B – Power Package C – Zentralkühlanlage D – Saugkreiskondensatorgerüst Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: ETR 09/06 Beispiel: Bombardier TRAXX; Integrale Plattform • Identische Drehgestelle Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle: ETR 09/06 Getriebeschnitt Strömungsgetriebe (Voith Maxima 40CC) Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Quelle:DNS, Quelle: ETR Siemens 09/06 Zugkonfigurationen Triebfahrzeug / lokbespannt konzentriertes Antriebssystem (mit / ohne Steuerwagen) Triebkopfzug konzentriertes Antriebssystem Triebzug dezentrales Antriebssystem (Fern-/Regionalverkehr) Triebzug (Nahverkehr) dezentrales Antriebssystem (mit Steuerwagen) Quelle: DB AG, BVG, S-Bahn Berlin Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr Literaturverzeichnis (1) Ž. Filipovič: Elektrische Bahnen – Grundlagen, Triebfahrzeuge, Stromversorgung Springer Verlag, 1989 (2) P. Mnich: Neuartige und weiterentwickelte Bahnsysteme Vorlesungsskript, TU Berlin, Fachgebiet Betriebssysteme elektrischer Bahnen, 2000 www.bahnsysteme.tu-berlin.de (3) R. Fischer: Elektrische Maschinen, Carl Hanser Verlag, 1992 (4) G. Franz, G. Friedel, G. Jung, H. Rudolph: Rotierende elektrische Maschinen: Generatoren, Motoren, Umformer, VEB Verlag Technik, 1986 (5) M. Meyer: Elektrische Antriebstechnik, Band 1: Asynchronmaschinen im Netzbetrieb und drehzahlgesteuerte Schleifringläufermaschinen, Springer Verlag, 1985 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr (6) M. Meyer: Elektrische Antriebstechnik, Band 2: Stromrichtergespeiste Gleichstrommaschinen und voll umrichtergespeiste Drehstrommaschinen, Springer Verlag, 1987 (7) K. Milz: Bahnsysteme und ihre Energieversorgung, Vorlesungsskript, TU Berlin, 2000 (8) N. N.: 120, elektrische Lokomotive in Drehstromantriebstechnik für die Deutsche Bundesbahn, Sonderband Elektrische Bahnen, Oldenbourg Verlag, 1984 (9) P. Müller: Elektrische Fahrzeugantriebe: Grundzüge der Theorie und Berechnung, Beiheft Elektrische Bahnen, Oldenburg Verlag, 1960 (10) J. Janicki: Dieseltriebfahrzeuge, Deine Bahn (DB AG) Heft 8, 2000 (11) D. Oesingmann, T. Schencke: SRD - Switched Reluctance Drive, TU Ilmenau, Fachgebiet Kleinmaschinen, 2000 www1.e-technik.tu-ilmenau.de/~ema/srmotor/srallg/index.htm Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr (12) www.technische-animation.de www.technische-animation.de/e2_animations%FCbersicht/e3_elektroanimation/ e4_3phasengenerator/e43phasengenerator.htm (13) S. Risse, G. Henneberger: Design and Optimization of a Switched Reluctance Motor for Electric Vehicle Propulsion, RWTH Aachen, 1999 www.iem.rwth-aachen.de/~risse/index.html (14) www.iem.ing.tu-bs.de (15) www.iem.rwth-aachen.de (16) www.energie.ch (17) www.fbv.fh-frankfurt.de/lbwww/eltueb (18) www.unibw-hamburg.de/EWEB/EMA/bmag100.html (19) W. Margott, U. Gostomski: Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie, DB-Fachbuch Band 9/21, Eisenbahn-Fachverlag, 1981 (20) J. Janicki: Die Magnetschienenbremse, Deine Bahn (DB AG) Heft 9, 2000 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr (21) D. Lenhard, B. Engel, J. Langwost, C. Söffker: Elektrische Ausrüstung des Triebzuges LIREX Baureihe 618/619 für DB Regio, Elektrische Bahnen Heft 8, 2000 (22) D. Lenhard: Der LIREX - Technologieträger für den Nahverkehr, Eisenbahntechnische Rundschau Heft 10, 2000 (23) G. Katzner, A. Fuchs, B. Kießling: EuroSprinter-Familie: Plattform individueller Lokomotiven, ETG Tagungsband 74, VDE-Verlag, 1999 (24) C. Segieth, J. Vitins, J. Nordmann: Moderne Drehstromlokomotiven – ein Beispiel für eine erfolgreiche Entwicklung modularer Plattformen, ETG Tagungsband 74, VDE-Verlag, 1999 (25) A. Colasse, J.-E. Masselus: Einführung der IGBT-Technologie bei der Herstellung von Eisenbahnfahrzeugen, Rail International (Schienen der Welt) Heft 9, 2000 (26) K. Dreimann: Konzeptentwicklung für die Hochgeschwindigkeitszüge der nächsten Generation, ETG Tagungsband 74, VDE-Verlag, 1999 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr (27) C. Müller: Die neue ICE-Familie (ICE 3 und ICE-T), Eisenbahningenieur Heft 9, 2000 (28) R. Gammert: Zweifrequenzlokomotive Baureihe 185, Deine Bahn (DB AG) Heft 9, 2000 (29) N. N.: Brennstoffzellen: Strom aus Wasser und Sauerstoff, Strombasiswissen Heft Nr. 131, Informationszentrale für Elektrizitätswirtschaft e. V., 1998 (30) N. N.: Schwungrad-Energiespeicher, Technischer Bericht, WITT IndustrieElektonik GmbH, 1999 http://www.witt-online.com/schwungr.htm (31) T. Lauer: Marktanalyse von Batterietechnologien für den Einsatz im Transrapid, Studienarbeit, TU Berlin, 1998 (32) N. N.: Akkumulatoren: Weiterentwicklung und Praxiserprobung, BINE Projekt Ino-Service Nr. 7, 1996 http://bine.fiz-karlsruhe.de Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr (33) N. N.: PEM-Brennstoffzellen, BINE Projekt Ino-Service Nr. 7, 1998 http://bine.fiz-karlsruhe.de (34) H. Streiff: Rückgewinnung von Bremsenergie bei Schienenverkehrsmitteln, Teil 1 und 2, www.seak.ch/Ftxt_Bremsenergie_1.htm, www.seak.ch/Ftxt_Bremsenergie_2.htm, 1999 Betriebssysteme elektrischer Bahnen Institut für Land- und Seeverkehr