Das neue druckluftfreie Bremssystem der Siemens Bremse
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Das neue druckluftfreie Bremssystem
der Siemens Bremse
Diese Innovation ist mehr als eine Alternative zu den seit über 150 Jahren
eingesetzten pneumatischen Bremssystemen in Schienenfahrzeugen.
JENS LICHTERFELD | ROBERT STEINFELDER sind. Einstellarbeiten, Prüfung von Druck- Sicherheitsbremse redundant an den Brems-
einstellungen oder ähnliches sind jedoch aktuator übermittelt. Die Betriebsbremssoll-
nicht mehr nötig, da der intelligente Brems- werte und die Reduziervorgaben für den
Die interne Einheit Siemens Bremse setzt aktuator alle relevanten Werte für den Be- Gleitschutz werden über das Bremssteuer-
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mit dem Blickwinkel und der Erfahrung trieb eigenständig prüft. Das reduziert im gerät vorgegeben. Auf Basis der verschiede-
eines Fahrzeugherstellers das optimale Vergleich zur Druckluftbremse sowohl den nen Sollwerte für Betriebsbremse, Notbrem-
Bremssystem für zahlreiche Anwendun- Aufwand am Zug als auch in der Werkstatt. se und Gleitschutzvorgaben wird durch die
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gen bei Siemens Mobility im Portfolio der Die durchzuführenden Tätigkeiten erfordern im Bremsaktuator integrierte Elektronik der
MoComp-Familie sehr erfolgreich um. Tech- dabei keine zusätzliche Qualifikation des entsprechende Sollwert eingeregelt. Da-
nologisch setzen bei Bremssystemen noch Personals. bei wird zum Druckaufbau die integrierte
immer alle Schienenfahrzeughersteller zu- Motor-Pumpeneinheit und zum Druckabbau
meist auf die klassische Druckluftbremse. Technik und Sicherheit das Löseventil betätigt. Um sicherzustellen,
Ausgangspunkt der Neuentwicklung eines Die Einbindung des Bremsaktuators in den dass auch im Fehlerfall (z. B. Spannungsaus-
druckluftfreien Bremssystems war das Ziel, Zug erfolgt mittels einer einfachen elektri- fall) Bremskraft aufgebaut werden kann, ist
eine echte Alternative für die klassischen, schen Schnittstelle. Der Bremsaktuator ist je Aktuator ein abgesicherter Druckspeicher
auf Druckluft basierenden Bremssysteme mittels CAN Bus mit dem Bremssteuerge- integriert. Somit ist die Verfügbarkeit der
zu entwickeln. rät verbunden, über welchen alle notwen- Notbremse in jedweder Situation sicher-
digen Sollwerte und Statusinformationen gestellt. Um den Zug auch im energielosen
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zwischen dem Aktuator und dem Brems- Zustand dauerhaft sicher abzustellen, wurde
Funktion und Nutzen steuergerät ausgetauscht werden. Die fahr- ein interner Mechanismus realisiert, der den
Das innovative druckluftfreie Bremssystem zeugspezifische Einbindung des Bremsak- Bremszylinder mechanisch arretiert und die
inklusive Gleitschutzfunktion besteht im tuators in die Leittechnik erfolgt über das notwendige Parkbremskraft dauerhaft zur
Wesentlichen aus dem hauseigenen Brems- elektronische Bremssteuergerät. Zusätzlich Verfügung stellt.
steuergerät und den elektrisch angesteuer- wird der Bremsaktuator direkt in die Sicher- Bei der Auslegung der einzelnen Komponen-
ten druckluftfreien, intelligenten Bremsaktu- heitsschleife des Zuges integriert. Dadurch ten wurde darauf geachtet, dass die Zeiten für
atoren (Abb. 1). wird der Bremsbefehl für die Notbremse bzw. den Druckaufbau und Druckabbau so kurz wie
Der gemeinsam mit Liebherr entwickel-
te, intelligente Bremsaktuator besteht aus
einer kompakten, abgeschlossenen elek-
trohydraulischen Einheit sowie dem fahr-
werksspezifischen Bremsgestänge und kom-
biniert alle notwendigen Komponenten zum
Bremskraftaufbau.
Der intelligente Bremsaktuator ersetzt die
Druckluftbremszange und benötigt im Dreh-
gestell keinen zusätzlichen Bauraum. Gleich-
zeitig können alle pneumatischen Kompo-
nenten für die Erzeugung des Bremsdruckes
im Wagenkasten entfallen. Die Ansteuerung
der Bremse erfolgt rein elektrisch („brake-by-
wire“), wodurch auf eine pneumatische Ver-
rohrung vollständig verzichtet werden kann.
Durch den Einsatz der druckluftfreien Brem-
se und dem damit verbundenen Entfall der
Komponenten der Druckluftbremse (Druck-
behälter, Verrohrung, Ventiltafel, Einzelven-
tile etc.) können Gewicht und benötigter
Bauraum für die Bremsausrüstung deutlich
reduziert werden. Die Wartungs- und Über-
holungstätigkeiten des Bremssystems be-
schränken sich auf den Bremsaktuator, wel-
che in vergleichbaren Intervallen wie bei
einer Druckluftbremszange durchzuführen Abb. 1: Bremsaktuator
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Abb. 2: X-Wagen der Wiener Linien Quelle aller Abb.: Siemens Mobility GmbH
möglich sind, wodurch sich die Regelzeiten im Durch die kürzeren Anfahrzeiten der Züge i
Vergleich zur Druckluftbremse wesentlich ver- kann die Verweildauer in den Stationen nach
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bessern. Außerdem kann die Bremskraft beim dem Schließen der Türen optimiert und damit
Seit Gründung der Einheit im
Gleiten der Räder durch das analoge Reduzier- der Betrieb vor allem in automatisierten Syste- Jahr 2003 werden in verschie-
signal stufenfrei geregelt werden. Durch die men beschleunigt werden. densten Projekten (u. a. alle
wesentlich schnelleren Regelzeiten und die Für den Betreiber bzw. das Betriebsperso- Metro-Projekte seit 2003) pneu-
analoge Steuerung der Bremskraft durch den nal ist es möglich, die Bremse mittels eines matische Bremssysteme durch
Gleitschutz des druckluftfreien Systems ist es elektrischen Signals zu lösen. Dadurch ist die Siemens Bremse realisiert.
im Falle schlechter Schienenverhältnisse mög- es je nach Bedarf möglich, entweder jeden Hierbei wird ausschließlich das
lich, den Schlupf der einzelnen Achsen besser Aktuator einzeln, ein Fahrwerk oder einen hauseigene, steuerungstechni-
sche Herzstück, die elektronische
zu regeln bzw. die Achsen schneller zu ent- Wagen elektrisch zu lösen. Zum Erfassen des Brems- und Gleitschutzsteuerung
bremsen. Dadurch werden die Bremswegver- gelösten Aktuators dient ein Rückmelde- (SIBAS GS Kompakt) eingesetzt.
längerungen sowie die Radlaufflächenschä- kontakt, mittels dessen der Zustand (Bremse Höchste Qualität und Zuverläs-
digungen minimiert. Die deutlich kürzeren angelegt / Bremse gelöst) über einen Leucht- sigkeit werden durch den Einsatz
Ansprechzeiten zum Lösen der Bremse ermög- melder angezeigt werden kann. Dadurch modernster Tools und der engen
lichen es zudem, die Zeiten vom Fahrbefehl können einfache Bedienkonzepte für die Zusammenarbeit mit bahnerfah-
bis zum tatsächlichen Bewegen des Zuges einzelnen Betriebsszenarien wie Schieben renen Lieferanten erreicht. Für
eine lückenlose Betreuung über
um mindestens eine Sekunde zu reduzieren. und Schleppen für den Betreiber umgesetzt
die gesamte Projektlaufzeit in-
werden. Zusätzlich kann durch geschickte klusive der Ersatzteilversorgung
Einbindung in die Fahrzeugsteuerung das arbeiten qualifizierte und erfah-
Lösen der Bremse auch automatisiert durch rene Mitarbeiter an den Standor-
die Bremssteuerung erfolgen. Diese kann ten Erlangen, Krefeld, Wien und
dann im Falle einer betriebsbeeinflussen- Graz. Das hauseigene Test Center
den Störung den Aktuator automatisch de- verfügt über Prüfstände für rea-
litätsnahe Fahrzeugsimulationen
aktivieren. Dadurch wird bei Störung eines
und entsprechende Komponen-
Bremsaktuators die Notwendigkeit von Be- ten- und Systemtests sowie eine
dienhandlungen Abhilfemaßnahmen durch akkreditierte Prüfstelle nach DIN
den Fahrzeugführer minimiert und die An- EN ISO/IEC 17025.
Abb. 3: Mehr Informationen hier zahl von betriebseinschränkenden Störun-
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gen reduziert. Zusätzlich ist, wie von der tigt. In Abhängigkeit von dem jeweiligen An- im automatischen Betrieb auf der neuen Li-
Druckluftbremse gewohnt, auch ein manu- wendungsfall und unter Berücksichtigung nie U5 von den Vorteilen des Bremssystems
elles Lösen mittels Bowdenzugs oder direkt der Projekt- sowie Kundenanforderungen profitieren.
über einen Hebel am Aktuator möglich. können dadurch weitere Optimierungen Damit künftig auch weitere Kunden und
Um die notwendigen Sicherheitsaspekte ei- realisiert werden. Diese sind unter anderem Betreiber das druckluftfreie Bremssystem
ner Reibungsbremse für Schienenfahrzeuge, die Nutzung kleinerer und leichterer Kom- einsetzen können, müssen die Lastenheft-
die sowohl als Betriebsbremse, Betriebser- pressoren oder das Abschalten der Kompres- anforderungen dies ermöglichen. Aktuell
satzbremse oder Notbremse genutzt wird, zu soren im Abstellbetrieb, um die Akustikwer- beinhalten die Lastenhefte vieler Ausschrei-
erfüllen, wurde das Bremssystem inklusive te in der Abstellung zu minimieren. bungen noch immer explizite Forderungen
Bremsaktuator nach den höchsten Sicherheits- nach pneumatischen Bremssystemen. Eine
standards (bis zu Sicherheits-Integritätslevel Erprobung und Kundennutzen Möglichkeit, um den Weg für innovative
(SIL) 4) entwickelt. Dabei wurden die Erfahrun- Die druckluftfreie Bremse wird nach den bis- Lösungen wie dem druckluftfreien Brems-
gen und Kompetenzen von Siemens aus der her erfolgten Erprobungen bereits im X-Wa- system freizumachen, besteht darin, die
Bahntechnik und von Liebherr aus Luft- und gen, einem prestigeträchtigen Serienprojekt Anforderungen an das Bremssystem in Aus-
Raumfahrt erfolgreich kombiniert. der Wiener Linien, eingesetzt. schreibungen funktional zu gestalten.
Die für den sicheren Betrieb notwendigen Die dynamische Inbetriebsetzung des ersten Mit dieser innovativen Technik und den da-
Bremstests sind in einem Hochlauftest zu- sechsteiligen Metrozuges (Abb. 2) startete im mit verbundenen Potenzialen, auch über das
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sammengefasst. Dieser erfolgt nach dem Oktober 2020. Der Fahrgastbetrieb ist für Mitte Bremssystem hinaus, hat Siemens Mobili-
Einschalten der Spannungsversorgung des 2022 geplant. ty mehr als eine Alternative zur klassischen
Systems und kann damit komplett unabhän- Damit können die Wiener Linien als weltweit Druckluftbremse im MoComp-Portfolio und
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gig von der Druckluft erfolgen. Im Zuge des erster Verkehrsbetrieb sowohl im konventi- macht damit einen wesentlichen Schritt hin
Hochlauftests werden alle Funktionen des onellen Betrieb mit Fahrern als auch später zum „all electric train“.
Aktuators sowie alle sicherheitsrelevanten
Aspekte geprüft und anschließend wird der
interne Speicher geladen. Das Bremssystem
ist somit nach kurzer Zeit betriebsbereit und
der Zug damit fahr- und bremsfähig. Das
verbleibende Druckluftsystem kann parallel
und unabhängig vom Bremssystem aktiviert
werden. Dadurch kann unter Berücksichti-
gung kundenspezifischer Betriebsaspekte
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die Zugbereitschaft nach Einschalten deut-
lich schneller (weniger als vier Minuten) als
bei einem Druckluftbremssystem (ca. 10-
15 Minuten) hergestellt werden. Durch den Jens Lichterfeld Robert Steinfelder
Einsatz des druckluftfreien Bremssystems Senior Expert Brakes Vice President Siemens Brakes
wird die Druckluftversorgung im Zug ledig- Siemens Mobility GmbH, Erlangen Siemens Mobility GmbH, Erlangen
lich für die verbleibenden Systeme wie z. B. jens.lichterfeld@siemens.com robert.steinfelder@siemens.com
die Luftfeder oder den Pantographen benö-
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