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Schlagwort: Mechanische Fahrzeug- & Systemtechnik

Mechanical Engineering – Our solutions

Hyperloop Kapseln in einer Röhre als Darstellung eines Magnetschwebetransportsystems und der Entwicklung innovativer Fahrwerkskonzepte.

HyperTransfer: Bewertung des konzeptionellen Drehgestellentwurfs

Kunde: HYPERLOOP Transportation Technologies Inc., USA

Projektaufgaben

  • Überprüfung und Bewertung bestehender konzeptioneller Drehgestell- und Fahrwerkskonstruktionen
  • Technische Klärung mit dem Kunden und den gemeinsamen Entwicklungspartnern
  • Entwicklung eines Mehrkörpersimulationsmodells (MBS) des HyperTransfer-Fahrzeugs
  • Darstellung der Magnetschwebekräfte anhand vereinfachter Federmodelle
  • Modellierung aller relevanten kinematischen Freiheitsgrade
  • Integration mechanischer Backup-Federungssysteme (Räder und/oder Kufen) zur Analyse von Grenzfällen und Restabständen

Unsere Umsetzung

Das Projekt unterstützte die frühe Entwicklung und Machbarkeitsbewertung eines Magnetschwebefahrzeugs im Rahmen des von HYPERLOOP Transportation Technologies entwickelten Hyper-Transfer-Konzepts. Das Fahrzeug stellt eine neue Klasse von geführten Transportsystemen dar, die Prinzipien des Schienenfahrzeugbaus mit Magnetschwebetechnologie (Maglev) kombiniert.

In einem ersten Schritt benötigte der Kunde eine unabhängige Bewertung eines konzeptionellen Drehgestell- und Fahrwerksentwurfs, um laufende Machbarkeitsstudien und frühe Konstruktionsentscheidungen zu unterstützen. Dies erforderte technisches Fachwissen mit nachgewiesener Erfahrung im Bereich Schienenfahrzeugkonstruktion sowie Magnetschwebesysteme.

In den nachfolgenden Entwicklungsphasen erforderte die Machbarkeitsbewertung des HyperTransfer-Fahrzeugs ein detailliertes Mehrkörpersimulationsmodell (MBS). Das Modell ermöglichte dynamische Simulationen, die Ableitung von Lastannahmen und kinematische Analysen und lieferte damit eine technische Grundlage für weitere Konstruktions- und Validierungsaktivitäten.

PROSE wandte einen strukturierten zweistufigen Engineering-Ansatz an, der auf die frühe Entwicklungsphase des HyperTransfer-Fahrzeugs zugeschnitten war.

Im ersten Schritt haben wir die vorhandene Konstruktionsdokumentation geprüft, gezielte technische Fragen formuliert und eine unabhängige Bewertung des konzeptionellen Drehgestell- und Fahrwerksdesigns durchgeführt. Diese Arbeit wurde in enger Zusammenarbeit mit dem HYPERLOOPTT-Designteam und seinen Co-Entwicklungspartnern im Rahmen von technischen Besprechungen und gezielten Designprüfungen durchgeführt.

Im zweiten Schritt entwickelte PROSE ein Mehrkörpersimulationsmodell (MBS), welches das HyperTransfer-Fahrzeug abbildet. Das Modell umfasst die Kapsel, die Sekundärfederung zwischen Kapsel und Fahrgestell sowie die tragenden Fahrgestellkomponenten bis zur Primärfederungsschnittstelle zu den Levitationsmagneten.

Die Kombination aus Fachwissen im Bereich Schienenfahrzeugtechnik und spezifischem Know-how im Bereich Magnetschwebetechnik zeichnet den Ansatz von PROSE aus und gewährleistet eine technisch robuste und anwendungsorientierte Lösung.

Kundennutzen

Durch die Zusammenarbeit mit PROSE erhielt der Kunde unabhängige und erfahrene technische Unterstützung in einer kritischen frühen Entwicklungsphase des HyperTransfer-Konzepts. Das fundierte Fachwissen von PROSE im Bereich Fahrwerks- und Schienenfahrzeugkonstruktion in Verbindung mit praktischer Erfahrung mit Magnetschwebesystemen bot wertvolle technische Sicherheit.

Der strukturierte Bewertungs- und simulationsbasierte Ansatz ermöglichte es dem Kunden, fundierte Konstruktionsentscheidungen zu treffen, technische Einschränkungen frühzeitig zu erkennen und Entwicklungsrisiken zu reduzieren.

Die Fähigkeit von PROSE, eine Brücke zwischen konventioneller Eisenbahntechnik und fortschrittlichen Magnetschwebekonzepten zu schlagen, ermöglichte es dem Kunden, effizient von der Konzeptbewertung zur detaillierten Entwicklung überzugehen und dabei auf einer klaren und technisch soliden Grundlage für weitere Konstruktionsaktivitäten aufzubauen.

 

AI-based tram rail lubrication system showing data acquisition from acoustics and GPS, fleet swarm intelligence, and predictive lubrication decisions.

Geräusch- und Verschleissreduzierung für Strassenbahnen mit KI-basierter Schienenkopfkonditionierung

Kunde: BERNMOBIL, Schweiz

Projektaufgaben:

  • Projektmanagement
  • Konzeptentwicklung
  • Systemintegration
  • Datenanalyse

Unsere Umsetzung

Der Betrieb eines Schienenfahrzeugs verursacht Lärm und Verschleiss an Rädern und Schienen. Diese Probleme lassen sich durch Konditionierung der Kontaktstelle zwischen Rad und Schiene verringern. Eine zu starke Konditionierung kann jedoch ein Sicherheitsrisiko darstellen, da sie die Traktionskräfte verringert und beispielsweise den Bremsweg verlängert oder zu Umweltverschmutzung führt.

Gemeinsam mit unseren Partnern haben wir, im Rahmen eines vom Bundesamt für Verkehr (BAV) unterstützen Forschungsprojekts, ein System entwickelt, das es ermöglicht, den Schienenkopf nach Bedarf zu konditionieren. Mit Hilfe von am Fahrzeug installierten Sensoren werden Statusparameter gemessen und einer auf dem Fahrzeug installierten KI zugeführt. Das Machine-Learning-Modell analysiert die Daten und ermittelt den Bedarf an Konditionierung und synchronisiert diesen mit anderen Fahrzeugen, die auf dem Streckennetz verkehren. Basierend auf diesen Informationen entscheidet jedes Fahrzeug für sich selbst, an welcher Stelle im Streckennetz die Konditionierung durch das bordeigene Schmiersystem eingeleitet werden muss.

Kundennutzen

Neben der vollautomatischen Konditionierung hat der Kunde Zugriff auf ein umfassendes Fahrzeug- und Infrastrukturmonitoring, mit der Lärmquellen frühzeitig lokalisiert werden können, sofern sie nicht bereits vollständig vom System beseitigt wurden. Da die relevanten Einflussgrössen durch das maschinelle Lernmodell bekannt sind, können die meisten Lärmquellen bereits vorausschauend erkannt und gänzlich vermieden werden.

Die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen schafft eine Art flottenweite Intelligenz, die eine vollständige Abdeckung der Flotte und des gesamten Streckennetzes ermöglicht, ohne dass jedes einzelne Fahrzeug mit teurer Messtechnik ausgestattet werden muss. Dank des installierten Messsystems können neben dem Lärm auch andere Bedingungen überwacht werden, wie z. B. der Fahrkomfort, der Verschleiss zwischen Rad und Schiene sowie die Infrastruktur.

Der Kunde profitiert von unserem tiefgreifenden Verständnis der Rad-Schiene-Interaktion und des Verhaltens von Strassenbahnsystemen sowie von unserem praktischen technischen Engagement während der gesamten Entwicklung.

 

   

Vande Bharat-Zug am Bahnsteig – Schlafwageneinheit im Rahmen der Drehgestell-Konstruktionsvalidierung in Indien.

Konstruktionsvalidierung von Drehgestellen für Vande Bharat-Schlafwagen

Kunde: Ramkrishna Forgings Limited, Indien

Projektaufgaben

  • Validierung der Drehgestellkonstruktion
  • Erstellung von 3D-Modellen für alle Drehgestelltypen
  • FEA der Drehgestellrahmen-Typen und hochbelasteten Komponenten
  • Erstellung der Spezifikation für die Ermüdungsprüfung des Drehgestellrahmens
  • Schweissnahtprüfung vor Ort
  • Aktualisierung bestehender Zeichnungen zur Verbesserung der Fertigungsqualität

Unsere Umsetzung

PROSE wurde von RAMKRISHNA FORGINGS LIMITED (RKFL) beauftragt, eine unabhängige Konstruktionsvalidierung der Drehgestellbaugruppen für die neuen Schlafwagen des Vande Bharat-Zugs durchzuführen. Der Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Überprüfung der strukturellen und funktionalen Konformität des bestehenden Personenwagen-Drehgestells für die Schlafwagenkonfiguration. Wir führten eine Finite-Elemente-Analyse (FEA) durch und bewerteten die Konformität mit den relevanten Eisenbahnnormen, um die für die Konstruktionsänderungen und die Betriebsgenehmigung erforderlichen technischen Nachweise zu erbringen.

PROSE hat RAMKRISHNA FORGINGS LIMITED (RKFL) eine unabhängige technische Validierung des Drehgestell-Designs für die Schlafwagenkonfiguration des Vande Bharat-Zugs bereitgestellt. Auf der Grundlage unserer Fachkenntnisse in den Bereichen Struktur-, Sicherheits- und Systemanalyse sowie unserer fundierten Kenntnisse der internationalen Eisenbahnnormen haben wir eine zuverlässige und effiziente Anpassungsbewertung des bestehenden Designs sichergestellt.

Kundennutzen

Als unabhängiger Engineering-Partner unterstützte PROSE RKFL von der Analyse über die Prüfung bis hin zur Dokumentation und trug so dazu bei, die Betriebsbereitschaft und Zulassung der neuen Schlafwagen für den Einsatz im indischen Schienennetz sicherzustellen. Darüber hinaus erhält RKFL neue und geänderte Zeichnungen von angepassten Baugruppen und Komponenten.

 

     

Montage eines roten Standseilbahnwagens mit neuem luftgefedertem Fahrwerk während der Modernisierung einer alpinen Standseilbahn, begleitet durch PROSE.

Fahrwerkentwicklung Standseilbahn

Kunde: Steurer Seilbahnen AG, Schweiz

Projektaufgaben

  • Projektmanagement
  • Gewichtsmanagement
  • Konzeptabsicherung
  • Nachweiskonzept und Lastannahmen
  • Festigkeitsberechnung
  • Herstellungsunterstützung

Unsere Umsetzung

Im Rahmen der Modernisierung der Standseilbahn von Unterwasser nach Iltios in der Region Toggenburg wählte die Steurer Seilbahnen AG PROSE als Partner für die Entwicklung eines massgeschneiderten Fahrwerks mit Luftfederung – speziell für den Einsatz in Standseilbahnen.

Die Steurer Seilbahnen AG hat ein neuartiges Konzept für ein Standseilbahn-Fahrwerk mit Luftfederung und einseitiger Längskraftübertragung entworfen. Aufbauend auf dieser Grundlage entwickelte PROSE gemeinsam mit Steurer eine detaillierte Anforderungsspezifikation und führte eine Konzeptabsicherung durch. Die konstruktive Umsetzung erfolgte bei Steurer mit fachlicher Unterstützung und Koordination durch PROSE. Unser Team übernahm die Auslegung sowie die Nachweisführung hinsichtlich Festigkeit und Entgleisungssicherheit. Zudem erstellten wir den Messstellenplan für die Versuchsfahrten und den daraus folgenden Abgleichbericht zum Festigkeitsnachweis. Um eine optimale Lösung zu gewährleisten, war eine enge Zusammenarbeit zwischen allen Beteiligten während der Iterationen zwischen Konstruktion und Festigkeit notwendig.

Kundennutzen

Durch die Zusammenführung des Wissens von Steurer hinsichtlich Standseilbahnen und PROSE bezüglich Laufwerke und Luftfederung entstand eine konstruktive und effiziente Zusammenarbeit, bei der alle Aspekte bis hin zum Nachweis stets im Auge behalten wurden. Die Flexibilität und das proaktive Projektmanagement von PROSE sowie der praktische Einblick von Steurer ermöglichten die nahtlose Integration von Konstruktionsoptimierungen bei der Beschaffung und Herstellung. Diese enge Zusammenarbeit gewährleistete eine technisch fundierte, sorgfältig geprüfte und auf die spezifischen Bedürfnisse von Standseilbahnen zugeschnittene Lösung.

 

         

Entwicklung eines Drehgestells für eine Rangierlokomotive

Kunde: SCHÖMA Lokomotiven GmbH, Deutschland

Projektaufgaben

  • Projektmanagement
  • Konzeptentwicklung
  • Systemanalyse, Systemspezifikation, Systemintegration, Systemdesign
  • Erstellung eines 3D-Modells des Drehgestells
  • Festigkeitsberechnung gemäss EN 13749
  • Nachweis der Fahrsicherheit und Entgleisungssicherheit gemäss EN 14363
  • Schraubenberechnung gemäss VDI 2230
  • Design Reviews mit Fachkolleg:innen

Technische Daten

  • Spurweite: 1435 mm
  • Geschwindigkeit: 80 km/h
  • Mindestradius der Gleisbögen: 90 m
  • Abstand zwischen den Drehzapfen der Drehgestelle: 5,8 m
  • Achsabstand: 2 m
  • Rahmenlänge: 11,8 m
  • Fahrzeugmasse: 60 t
  • Drehgestellmasse weniger als: 8,8 t
  • Masse des Wagenkastens (m1) ca.: 40,4 – 43,4 Tonnen
  • Maximale Fahrzeugmasse: 61 t
  • Minimale Fahrzeugmasse: 58 t
  • Maximale Radsatzlast: 15,25 t

Unsere Umsetzung

Das Projekt ist Teil einer Rangierlok-Plattform, in dessen Rahmen SCHÖMA eine Rangierlok für Alstom für einen Verkehrsbetrieb in Manila, Philippinen, lieferte. Bei dem Fahrzeug handelt es sich um eine vierachsige, dieselhydraulisch angetriebene Rangierlok für Normalspur mit einer Gesamtfahrzeugmasse von 60 Tonnen. PROSE wurde mit der kompletten mechanischen Entwicklung des Drehgestells beauftragt.

Der Auftragsumfang umfasste die Konstruktion und Auslegung des Drehgestellrahmens, der Radsätze, der Achslager sowie die Integration aller relevanten Systeme und Komponenten. Eine technische Herausforderung war der begrenzten Einbauraum und die sichere Übertragung der Längs- und Bremskräfte vom Drehgestell auf den Wagenkasten, ohne die Radsatzlasten wesentlich zu verändern. Das Projekt erforderte daher eine robuste, platzsparende und sicherheitskonforme Drehgestellkonstruktion, die für eine effektive Fertigung und einen zuverlässigen Betrieb geeignet ist.

Bei PROSE erfolgt die Entwicklung von Schienenfahrzeugen nach dem V-Modell gemäss EN 50126. Bei diesem Projekt konzentrierte sich die Entwicklung des Drehgestells auf die Konzeptions- und Ausführungsplanung, wodurch ein effizienter und zielgerichteter Engineering-Prozess gewährleistet wurde. Während der gesamten Entwicklung legte PROSE besonderen Wert auf einen produktionsorientierten Konstruktionsansatz und setzte, wo immer möglich, kostengünstige und fertigungsfreundliche Schweisskonstruktionen ein.

Parallel dazu wurde das Design sowohl hinsichtlich der Produktions- als auch der Lebenszykluskosten optimiert, wobei die Sicherheits- und Leistungsanforderungen konsequent erfüllt wurden. Die Einhaltung aller relevanten sicherheitsrelevanten EN-Normen war in den Designprozess integriert. Die umfangreiche Erfahrung von PROSE im Bereich der Drehgestellkonstruktion und unser tiefgreifendes Verständnis der Normen und Fertigungsbeschränkungen ermöglichten einen ausgewogenen und effizienten Entwicklungsansatz, der auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten war.

Kundennutzen

Dank der termingerechten und erfolgreichen Fertigstellung des Projekts erhielt der Kunde innerhalb kurzer Zeit schnelle und zuverlässige technische Unterstützung. Durch PROSE profitierte der Kunde von fundiertem Fachwissen in der Drehgestellentwicklung, wodurch der interne Aufwand und die Entwicklungszeit erheblich reduziert werden konnten. PROSE lieferte ein vollständiges, serienreifes Drehgestelldesign, einschliesslich eines vollständigen 3D-Modells, eines Festigkeitsnachweises, einer Spurführungsanalyse und detaillierter Komponentenspezifikationen zur Unterstützung der Beschaffung.

Alle relevanten Systeme, einschliesslich Primär- und Sekundärfeder-Dämpfer, Getriebe, Bremssystem sowie Längs- und Queranschläge, wurden integriert. Die kritische Herausforderung, Längskräfte ohne Erhöhung der Radsatzlasten zu übertragen, wurde durch eine gekröpfte Zug-/Druckstange mit einer tiefen Anlenkung zu einem sogenannten Balancier gelöst, was zu geringen Nickmomenten und einem stabilen Radsatzverhalten führte. Obwohl vom Endkunden keine spezifischen Normen gefordert wurden, lieferte PROSE umfassende und normkonforme Nachweise zur Festigkeit und Entgleisungssicherheit und wies die Konformität mit relevanten Normen wie EN 13749:2024, EN 13979, DVS 1612 und EN 14363:2016 nach.

 

 

Blue and white Västtrafik tram on route 3 to Kålltorp travelling through a historic city street in Gothenburg, Sweden.

Reverse Engineering neuer Zahnräder und Gehäuse für Strassenbahnen

Kunde: Västtrafik AB, Sweden

Projektaufgaben

  • Vermessung des Getriebegehäuses
  • 3D-Modellierung und technische Zeichnungen
  • Materialdefinition
  • Festlegung der anzuwendenden Normen
  • Risikobewertung

Unsere Umsetzung

PROSE wandte eine hybride Reverse-Engineering-Methode an, die mobiles 3D-Scannen, Netzverarbeitung und featurebasierte CAD-Modellierung kombinierte, um das Getriebegehäuse zu rekonstruieren. Parallel dazu koordinierten wir mit dem Drittanbieter Zoerkler die Durchführung von Präzisionsmessungen am Getriebe, Materialanalysen und Härteprüfungen.

Alle Schnittstellen, Toleranzen und Funktionsflächen wurden systematisch mit den physischen Komponenten abgeglichen und durch eine strukturierte CSM-RA-Risikobewertung validiert.

Auf der Grundlage dieser Eingaben erstellte PROSE eine aktualisierte 3D/2D-Dokumentation und eine technische Spezifikation, in der Material, Wärmebehandlung, Toleranzen und Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit gemäss den Sicherheits- und Dokumentationsstandards für den Schienenverkehr festgelegt wurden.

Kundennutzen

Die langfristige Verfügbarkeit von Ersatzteilen wird durch eine aktualisierte und vollständige technische Dokumentation gewährleistet, die eine zuverlässige zukünftige Herstellung von Ersatzteilen ermöglicht. Dadurch wird das Risiko der Veralterung der betreffenden Teile erheblich verringert.
Dank des hybriden Reverse-Engineering-Ansatzes von PROSE, der mobiles 3D-Scannen, Mesh-Verarbeitung und featurebasierte CAD-Modellierung kombiniert, konnte die technische Dokumentation zeiteffizient geliefert werden. Gleichzeitig haben wir ein unvermindertes Mass an Sicherheit und Qualität im Vergleich zu den aktuellen Getriebeteilen gewährleistet.
Während des gesamten Projekts stand PROSE in ständigem Dialog mit allen beteiligten Akteuren, um Lösungen zu finden, die den Anforderungen des Kunden entsprechen, unterstützt durch unsere unabhängige Position und unser umfassendes technisches Know-how.

 

Railway axle handling equipment with a workshop fixture and CAD model of the axle lift and support console

Entwurf und Lieferung einer Achslift- und Stützkonsolenkonstruktion

Kunde: Göteborgs Spårvägar, Schweden

Projektaufgaben

  • Erfassung der Anforderungen
  • Technische Konstruktion
  • Fertigung und Logistik
  • Lieferung innerhalb des Zeit-, Budget- und Qualitätsrahmens
  • Schulung

Unsere Umsetzung

Unser Ingenieur:innen arbeiteten eng mit dem Kunden zusammen, um die Funktions- und Sicherheitsanforderungen für den Achslift und die Stützkonsolen zu definieren. Auf Grundlage dieser Vorgaben haben wir vor drei Jahren das ursprüngliche Design entwickelt, das eine stabile und sichere Lösung für die Achshandhabung bietet.  Für den Folgeauftrag koordinierten wir die detaillierten Designaktualisierungen und arbeiteten mit einem unserer bewährten Fertigungspartner zusammen, um die zweite Einheit zu produzieren. Diese Folgelieferung ermöglichte es uns, das bewährte Konzept mit gezielten Verbesserungen zu verfeinern, die auf den Betriebserfahrungen des Kunden basierten. Während des gesamten Projekts sorgten wir für eine klare Kommunikation, organisierten die erforderlichen Verifizierungsschritte und führten Schulungen durch, um eine sichere und konsistente Nutzung in der Werkstatt zu gewährleisten.

Kundennutzen

Der Kunde erhält eine Vorrichtung, die eine sicherere und kontrolliertere Handhabung der Achsen in der Werkstatt ermöglicht. Das Design verringert das Risiko von Achsenbewegungen und trägt zum Schutz von Personal und Ausrüstung während Wartungsarbeiten bei.

Durch die Zusammenarbeit mit PROSE profitiert der Kunde von einem Partner, der die gesamte Kette von der Erfassung der Anforderungen über das Design und die Fertigungskoordination bis hin zur Verifizierung und Schulung abdecken kann. Unser unabhängiger Engineering-Ansatz und unsere Vertrautheit mit Werkstattprozessen stellen sicher, dass die gelieferte Lösung praktisch, zuverlässig und einfach zu integrieren ist.

Die Entscheidung, eine zweite Einheit zu beschaffen, bestätigt, dass die ursprüngliche Lösung die Erwartungen des Kunden erfüllt hat und dass die aktualisierte Version weiterhin seinen betrieblichen Anforderungen entspricht.

 

 

Integration und Zulassungsmanagement: Polnischer Zugfunk, Funkstoppmodul, Innen- und Aussenfolierung

Kunde: ODIG – Ostdeutsche Instandhaltungsgesellschaft mbH, Deutschland

Projektaufgaben

  • Integrationsengineering des polnischen Zugfunks
  • Integrationsengineering des Funkstoppmoduls
  • Anpassung des MESA23-Systems
  • Berücksichtigung der Innen- und Aussenfolierung sowie der Modifikation des Zugfunks im Rahmen der Nachweisführung
  • Zulassungsmanagement
  • Behördenkommunikation

Unsere Umsetzung

Die ODEG – Ostdeutsche Eisenbahn GmbH betreibt Personenverkehr in Nord- und Ostdeutschland. Der Fuhrpark besteht u.a. aus Triebwagen des Typs Desiro Classic (BR 642) des Herstellers Siemens Mobility (SMO). Die Wartung und Instandhaltung der Fahrzeuge erfolgt durch die ODIG – Ostdeutsche Instandhaltungsgesellschaft mbH. Diese ist eine 100%ige Tochtergesellschaft der ODEG. Die Fahrzeuge verkehren derzeit mit der bestehenden deutschen Zulassung und einem deutschen Zugfunk auf einem Streckenabschnitt, der über polnisches Territorium führt. Künftig müssen die Fahrzeuge mit polnischem Zugfunk und einem Funkstoppmodul (FSM) ausgestattet werden. Das FSM ist ein Gerät, das an das bestehende Zugfunksystem angeschlossen und über ein elektromagnetisches Ventil in die Sicherheitsschleife des Fahrzeugs eingebunden wird. Auf diese Weise kann der zuständige Fahrdienstleiter den Befehl «Funkstopp» geben, wodurch die Sicherheitsschleife des Fahrzeugs geöffnet wird und das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Ausserdem galt es eine Innenfolierung im WC sowie eine vollflächige Aussenfolierung anzubringen.

Die Funktionalität des bestehenden MESA23-Systems wird um den Betrieb mit polnischem Zugfunk sowie das Funkstoppmodul (FSM) erweitert. Die Folierungen werden hinsichtlich aller Anforderungsbelange behandelt.

Kundennutzen

Durch die Zusammenarbeit mit PROSE konnte der Kunde die Desiro Classic Triebwagen (BR 642) erfolgreich auf den Einsatz des polnischen Zugfunks und des Funkstoppmoduls (FSM) umrüsten. Dies bietet den Fahrgästen der ODEG nicht nur eine erhöhte Sicherheit während der Fahrt, sondern ermöglicht auch einen reibungslosen Betrieb auf dem Streckenabschnitt über polnisches Staatsgebiet. Die Anbringung der Innen- und Aussenfolien trägt zusätzlich zu einem ansprechenden Erscheinungsbild der Fahrzeuge bei.

PROSE hat das Projekt von der Idee über die Zulassungsstrategie, Nachweiserstellung und Abstimmungen mit NoBo/DeBo/AsBo bis hin zur Behördenkommunikation geführt, so dass die ODIG einen wesentlichen Teil des Projektumfangs aus einer Hand beziehen konnte.

 

    

Entwicklung eines Hilfsdrehgestells für Strassenbahnen in der Werkstatt

Kunde: Würzburger Straßenbahn GmbH, Deutschland

Projektaufgaben

  • 3D-Modell (3D-Geometrien für Einzelteile sind Teil des 3D-Modells)
  • Kombinierte Schweissbaugruppen- und Bearbeitungszeichnungen
  • Montagezeichnung
  • Ergebnisse der Festigkeitsberechnung
  • Bericht über die Gleisführung

Unsere Umsetzung

PROSE entwickelte ein werkstatttaugliches Hilfsdrehgestell zur temporären Verlagerung von Niederflurfahrzeugen während Wartungsarbeiten. Die Konstruktion ist bewusst einfach gehalten und ermöglicht eine verwindungsweiche Aufnahme der Fahrzeuge. Ziel war eine Lösung, die funktional, robust und zugleich so gestaltet ist, dass sie vom Betreiber eigenständig gefertigt und eingesetzt werden kann. PROSE übernahm die komplette Auslegung – vom Konzept bis zu den fertigungsreifen Unterlagen.

PROSE verbindet mit der Würzburger Straßenbahn GmbH (WSB) eine enge Beziehung, die in den letzten Jahren durch verschiedene erfolgreiche Kooperationen entstanden ist. Da wir mit den technischen Anforderungen der Fahrzeuge der WSB vertraut waren, konnten wir schnell mit der Konstruktion des Drehgestells beginnen.

Unser Ansatz bestand darin, den Raddurchmesser schnell zu bestimmen und die gewählten Parameter mit dem Kunden abzustimmen. So konnten wir mit einem klaren, gemeinsamen Verständnis direkt in die Konstruktion einsteigen.

Während der gesamten 3,5-monatigen Entwicklungsphase hielten wir den Prozess schlank und effizient. Monatliche Status-Updates sorgten dafür, dass der Kunde stets gut informiert war, ohne dass er sich intensiv einbringen musste. Dank des umfassenden technischen Know-hows von PROSE konnten unnötige Iterationen vermieden werden, was zu einer pünktlichen Projektabwicklung beitrug.

Kundennutzen

Dank unserer engen Zusammenarbeit mit dem Kunden und unserem tiefen technischen Verständnis konnten wir besonders schnell mit der Entwicklung beginnen. Der Kunde profitierte von unserem fundierten Fachwissen und Verständnis und konnte dadurch viel Zeit und Aufwand sparen. Die Lösung wurde genau auf die Anforderungen der Werkstatt zugeschnitten. Die komplette, produktionsreife Dokumentation mit 3D-Modell, Festigkeitsnachweis und Gleisführungsbericht sorgte für eine schnelle Umsetzung. Dank unserer umfassenden und fundierten Kenntnisse der Industriestandards, der Rahmenbedingungen und Ortskenntnis in den Betriebswerkstätten der WSB und der engen Zusammenarbeit mit dem Kunden konnten wir Herausforderungen vorhersehen, bevor sie auftraten.

 

 

Betriebslastmessung und bruchmechanische Beurteilung

Kunde: RAlpin AG, Schweiz

Projektaufgaben

  • Betriebslastmessung
  • Radsatzwellenberechnung
  • FE-Rechnung
  • Bruchmechanische Beurteilung

Unsere Umsetzung

Beim Kunden bestand der Bedarf für zwei bruchmechanische Untersuchungen. Einerseits sollte untersucht werden, wodurch Rissbildungen am Spurkranzrücken ausgelöst werden bzw. welche Faktoren zum Risswachstum beitragen. Andererseits bestand der Bedarf, das festgelegte Prüfintervall der Radsatzwellen rechnerisch zu untermauern. Als Grundlage für die bruchmechanischen Untersuchungen von PROSE sollen dazu reale Betriebslastdaten verwendet werden.

PROSE führte für die Erfassung der Betriebslasten auf den gefahrenen Strecken eine unbegleitete Messung durch. Dazu wurde ein Messsystem direkt auf einem Drehgestellrahmen installiert. Dieses erfasste über mehrere Tage mittels dazugehöriger GPS-Antenne die Position des Fahrzeug-verbundes sowie mit entsprechender Sensorik die Quer- und Vertikalbeschleunigung sowie die Rotationsgeschwindigkeit des Drehgestells. Die Messsignale wurden laufend über das Mobilfunknetz an eine zentrale Speichereinheit gesendet. Die so gemessenen realen Betriebslasten bildeten die Grundlage für die anschliessenden bruchmechanischen Untersuchungen.

Die Untersuchung der Radscheibenrisse erfolgte anhand von zwei beim Kunden verwendeten Radtypen. Die Belastung dieser Radtypen wurde mittels MKS-Simulation anhand der realen Belastungsdaten simuliert.

Zur bruchmechanischen Beurteilung der Radsatzwellen wurde in einem ersten Schritt, zur Orientierung und der Beurteilung der allgemeinen Auslastung der Radsatzwelle, eine Radsatz-wellenberechnung nach EN13103-1 durchgeführt. In einem zweiten Schritt wurden an den kritischen Wellenpositionen (Positionen mit den höchsten Biegespannungen) zyklische Rissfortschrittsberechnungen durchgeführt.

Kundennutzen

Unsere bruchmechanischen Untersuchungen bestätigten, dass die Risse in den Radscheiben nicht durch das Bremsverhalten oder den Kontakt mit dem Radlenker verursacht wurden. Als mögliche Ursache für den Rissfortschritt konnten Eigenspannungen identifiziert werden. Die bruchmechanische Bewertung der Radsatzwelle bestätigte allerdings auch, dass das bestehende Prüfintervall ausreichende Sicherheit bietet.

Die neutrale und unabhängige Position sowie das tiefe technische Verständnis von PROSE gaben dem Kunden eine solide Ausgangsbasis für weitere Untersuchungen. Durch die Verwendung von Daten aus betrieblichen Belastungsmessungen konnte die Untersuchung auf die realen Betriebsbedingungen abstimmt werden, was die Qualität der Ergebnisse verbesserte und das Vertrauen des Kunden in die Erkenntnisse erhöhte. Dank des einzigartigen Fachwissens im Bereich der Bahntechnik und der umfassenden Erfahrung mit rollendem Material liefert PROSE eine massgeschneiderte, unvoreingenommene Analyse, die eine effektive Entscheidungsfindung und ein langfristiges Asset Management unterstützt.

 

 

Sicherstellen der Befahrbarkeit geplanter Strassenbahn-Trassierungen mit Bestandsfahrzeugen

Kunden: Würzburger Straßenbahn GmbH (WSB), Deutschland; HAVAG Hallesche Verkehrs-AG, Deutschland; Basler Verkehrs-Betriebe (BVB), Schweiz

Projektaufgaben

  • Kompatibilität sicherstellen: Klärung der Befahrbarkeit geplanter Strassenbahn-Trassierungen durch die Bestandsflotte
  • Optimierung der Trassierung: Vorschlag von alternativen Trassierungs-Varianten, die sicher und ohne Beschädigung oder Entgleisung der Strassenbahnen befahren werden können

Unsere Umsetzung

Strassenbahngleise weisen aufgrund der Topografie oder historisch gewachsenen Stadtzentren zum Teil sehr individuelle Eigenschaften auf. Die Fahrzeuge müssen auf diese Besonder­heiten der Infrastruktur abgestimmt sein. Entsprechend wenig sind Fahrzeuge und Gleise von Strassenbahnsystemen bislang vereinheitlicht oder genormt. Moderne Strassenbahnfahrzeuge sind häufig mehrteilige Glieder­fahrzeuge. Ihre Fahrzeuglänge kann sich gleich über mehrere Trassierungs­elemente wie Bögen oder Neigungs­wechsel hinweg erstrecken. In der Regel sind alle Fahrzeugsegmente nahezu torsionsstarr miteinander verbunden – bis auf geringe Nach­giebig­keiten in wenigen Dachgelenken. Daher sind lange Glieder­fahrzeuge häufig sensitiv auf Torsionslasten, wie sie beispiels­weise bei der Kombination von kleinen Bogenradien und grossen Neigungswechseln entstehen.

Bei der Planung von Streckenerweiterungen stellt sich daher regelmässig die Frage, ob die Bestandsfahrzeuge die neu geplante Trassierung befahren können. Schutzziele sind dabei insbesondere die Sicherheit gegen Entgleisen und das schädigungs­freie Ertragen der auftretenden Lasten. Weiterhin können auch die Zwängungs­freiheit zwischen Fahrzeugteilen oder die Boden­freiheit unterhalb des Fahrzeugs Kriterien sein.

PROSE untersucht die Befahrbarkeit mittels Mehrkörpersystem ­(MKS)-Simulationen, wie sie beispielsweise auch für die Entwicklung von Schienenfahrzeugen international gebräuchlich sind. Dabei werden die spezifischen Eigenschaften der gegen­ständlichen Fahrzeuge berücksichtigt, wie sie sich insbesondere aus dem Fahrzeugkonzept, der detaillierten Massenverteilung sowie den individuellen Fahrwerken mit ihren Federstufen etc. ergeben. Das Simulationsmodell beinhaltet weiterhin das Gleis mit der abzuprüfenden Trassierung, örtlichen Spur- und Rillenweiten sowie etwaigen Flachrillen. Darüber hinaus sind z.B. eine elastische Gleisbettung oder örtliche Gleislagefehler möglich. In der Simulation werden die Fahrzeugmodelle über die geplanten Gleisanlagen bewegt. Dabei werden relevante Kombinationen von Rand­bedingungen wie z.B. der Beladung, einer Winterversteifung der Gummifedern, der Rad/Schiene-Profile, der Fahrgeschwindigkeit etc. variiert.

Die Simulationsergebnisse werden gegenüber Beurteilungs­kriterien aus Regelwerken (z.B. Entgleisungssicherheit) oder Fahrzeugunterlagen (z.B. ertragbare Lasten) bewertet. Soweit die Befahrbarkeit noch nicht sichergestellt ist, variiert PROSE die Trassierung in einem schrittweisen Vorgehen. Dazu dienen zuvor abgestimmte Prämissen, welche Parameter wie z.B. der Überhöhungsverlauf oder die Höhenlage etc. prioritär geändert werden oder beispielsweise aus städtebaulichen Gründen unverändert bleiben müssen.

Kundennutzen

Der unmittelbare Nutzen besteht in der Planungssicherheit, die sich aus der nachweislichen Befahrbarkeit der neuen Trassierung ergibt. Gleichzeitig wird das Risiko an Spätfolgen nach Realisierung der Baumassnahme wie auftretenden Rissen an der Fahrzeugstruktur minimiert.

 

Verschleissüberwachung für Meterspurbahnen

Kunde: Montreux-Oberland-Bahn (MOB), Schweiz

Projektaufgaben

  • Projektleitung
  • Konzeptentwicklung
  • Systemintegration

Unsere Umsetzung

Die Montreux Oberland Bahn (MOB) stand vor einer Herausforderung, als sie sich plötzlich mit erhöhtem Lärm und starkem Verschleiss an Rad und Schiene an einer Vielzahl von Fahrzeugen ihres Fuhrparks konfrontiert sah. Verschiedene Fahrzeuge zeigten unerwartet hohe Abnutzungserscheinungen.

PROSE führte während zwei Tagen akustische Messungen an einem Fahrzeug durch, das auf dem MOB-Netz verkehrte. Dabei verwendeten wir drahtlose Mikrofone, die magnetisch unter dem Wagenkasten auf jeder Seite des Zuges angebracht waren. Die akustischen Signale wurden drahtlos an einen Laptop im Inneren des Fahrzeugs gesendet. Mit Hilfe einer speziellen Akustiksoftware wurden diese akustischen Signale in Echtzeit vom Zeitbereich in den Frequenzbereich übertragen. Anhand der Amplituden in bestimmten Frequenzen konnte das Problem des Lärms und der Abnutzung in bestimmten Kurven des Netzes lokalisiert werden. Zusätzliche Messungen an den Schienen zeigten, dass die Spurkranzschmierung an der Schiene unzureichend war und Lärm und Verschleiss verursachte. Nach einer manuellen Schmierung von etwa 10 Kurven auf dem 45 km langen Netz verschwand der Verschleiss vollständig, und der Lärm konnte reduziert werden.

Kundennutzen

Die MOB musste ihre Dienste einschränken, da der Verschleiss und die Lärmbelästigung nicht mehr akzeptabel waren. Nach der Analyse und der Lokalisierung des Problems durch PROSE-Expert:innen auf dem MOB-Netz innerhalb eines Tages nach der Messung konnten Lärm und Verschleiss auf ein Minimum reduziert werden, und die MOB konnte wieder ihren regulären Betrieb aufnehmen.

 

  

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