Das Management der Systemtechnik von Strassenbahnen erfordert ein methodisches und detailorientiertes Vorgehen. Als Träger der technischen Verantwortung für die System- und Elektrotechnik der neuen Fahrzeuge zeichnet sich unser Ansatz durch Präzision, Innovation und eine akribische Aufmerksamkeit für jedes noch so komplizierte Detail aus. Wir stellen sicher, dass jeder Aspekt den höchsten Industriestandards entspricht.
Kundennutzen
Unser Engagement für die Systemtechnik von Strassenbahnen bringt unseren Kunden spürbare Vorteile. Durch die Übernahme der technischen Gesamtverantwortung für die System- und Elektrotechnik neuer Fahrzeuge und die massgebliche Beteiligung an deren Entwicklung garantieren wir ein Produkt von unübertroffener Qualität. Für Fahrzeuge führt dies zu erhöhter Zuverlässigkeit, Betriebseffizienz und Spitzeninnovation; für den Kunden gewährleisten wir damit reduzierte Risiken, eine raschere Markteinführung, und eine Zufriedenheit in jeder Hinsicht.
Während dem Entwicklungsprozess oder während einer Modernisierung müssen aerodynamische Einflüsse wie Seitenwind oder Fahrzeugklimatisierung eines Fahrzeugs beurteilt werden. Oft erfordert der finale Nachweis Untersuchungen im Windkanal oder Klima-Windkanal. Für eine erste Beurteilung und für Optimierungen sind jedoch CFD (Computational fluid dynamics) Simulationen ideal, da sie im Allgemeinen zuverlässige Ergebnisse zu deutlich geringeren Kosten ermöglichen.
Analysen:
Seitenwindstabilität (aerodynamische Koeffizienten und Windkennkurven) nach EN 14067-6
Klimatechnische Untersuchungen und thermische Behaglichkeit
Unsere Umsetzung
Bewertung von Seitenwind gemäss EN 14067-6
Die EN 14067-6 sieht für die Bewertung von Seitenwind Berechnungen mit aerodynamischen Beiwerten vor, welche entweder durch Windkanalversuche oder durch CFD Simulationen gewonnen werden können. PROSE kann diese Beiwerte mithilfe von CFD Simulationen ermitteln und daraus Windkennkurven ableiten. Der Einfluss der Fahrzeuggestaltung auf die Seitenwindstabilität kann in der Auslegungsphase berücksichtigt werden. Bei Veränderungen der Fahrzeugaussenform bei Umbauten kann der Einfluss beurteilt werden und bei geringen Änderungen auch der Nachweis der Seitenwindstabilität erbracht werden.
Untersuchung Fahrzeugklimatisierung
CFD Simulationen ermöglichen erste Abschätzungen für klimatechnische Untersuchungen gemäss Europäischen Normen, welche von Versuchen im Klima-Windkanal ausgehen. Eine Optimierung mit CFD-Simulationen im Rahmen der Auslegung der Klimaanlage erzeugt zusätzliche Sicherheit und kann kostspielige Anpassungen und Wiederholungen von Messungen im Klima-Windkanal vermeiden.
Kundennutzen
PROSE kann Sie während des Entwicklungsprozesses oder bei einer Modernisierung mit CFD Simulationen unterstützen und damit Kosten und Risiken bei Windkanal- und Klima-Windkanal-Versuchen zu reduzieren.
Zusammenstellung und Aufbereitung der Parameter für die Modellierung und Simulation
Ermittlung des zu berücksichtigenden Bremsszenarios
Erstellung eines Mehrkörpersimulationsmodells (MKS-Modell) des zu untersuchenden Zahnrad-Tragwagens sowie der gekuppelten Zugkonfiguration
Durchführung und Auswertung der Simulation
Dokumentation in einem Nachweisbericht
Unsere Umsetzung
PROSE soll simulativ nachweisen, dass die Entgleisungssicherheit mit den neuen Anforderungen gegeben ist und ein Argumentarium erarbeiten, welches beim BAV eingereicht werden kann, um die Fahrdienstvorschrift anzupassen.
In einem ersten Schritt stellte PROSE auf Basis der Kundendaten sämtliche für die Modellierung und Simulation erforderlichen Parameter zusammen. Anschliessend wurde das Bremsszenario ermittelt und mit dem Kunden abgestimmt. PROSE erstellte das Mehrkörpersimulationsmodell (MKS-Modell) des Containertragwagens in der erforderlichen Modellierungstiefe. Das Gesamtmodell des Zugverbands beinhaltete nebst dem zu untersuchenden Tragwagen ein vereinfachtes MKS-Modell der notwendigen Fahrzeuge für die Nachzuweisenden Kombinationen. PROSE simulierte die betrieblich kritischsten Fälle und hielt die Resultate und Bewertung der Simulationen in einem Nachweisbericht zuhanden der Zulassungsbehörde fest.
Kundennutzen
Die Kundin erhielt einen Nachweisbericht für die Zulassungsdokumentation, welcher den rechnerischen Nachweis der Sicherheit gegen Entgleisen des Zahnrad-Tragwagens klar und verständlich dokumentiert. Auf Grundlage des Nachweises konnte die Kundin die Anpassung der Fahrdienstvorschrift beim BAV erwirken.
Nischenentwicklungsprojekte (z.B. Spurwechsel- und Zahnradbahndrehgestelle, People Mover- oder Magnetschwebesysteme etc.)
Kompetenzen im Bereich strukturelles Kleben und Schweissen:
Strukturelles Kleben nach DIN 6701-3 (A1) / EN 17460
Schweissen nach EN 15085-2 (CL 1)
Unsere Umsetzung
Unser Schwerpunkt liegt auf der Herstellbarkeit und Instand-haltbarkeit eines Fahrzeugs. Wir bieten durchdachte Lösun-gen für alle unsere Entwürfe und stehen in direktem Aus-tausch mit unseren Kunden, um sicherzustellen, dass der Designprozess in kurzer Zeit abgeschlossen werden kann.
Kundennutzen
Mit 3D-Modellansichten geben wir visuelle Antworten auf Ihre Ideen oder Gedanken. Wir haben eine agile Arbeitsweise und können sicherstellen, dass Ihr Feedback die visuelle Idee prägt und zu ihrer Vollendung beiträgt. Bereits in einem frü-hen Stadium des Designprozesses stellt das PROSE-Designerteam sicher, dass der Konzeptentwurf der Konstruk-tion realisierbar ist. Unsere Flexibilität ermöglicht es uns, sehr kurzfristig auf Ihre Wünsche einzugehen. Wir bieten eine komplette Dokumentation für Beschaffung und Fertigung.
Industrial Engineering für Mid-Life Overhaul von Eisenbahnausrüstungen
Unsere Umsetzung
Akiem hat beschlossen, die Produktion im Rahmen des PRIMA Mid-Life Overhaul (MLO)-Projekts während des Baus und der Inbetriebnahme des Standorts von Akiem Technik in Ostricourt an einen industriellen Partner zu übertragen. Es ist wichtig, dass Akiem über eine effiziente industrielle Produktionsanlage verfügt, um die Produktion von Mid-Life-Operationen an PRIMA-Lokomotiven frühestens im Jahr 2023 aufnehmen zu können. Es ist daher notwendig, eine effektive industrielle Produktion in den Werkstätten des Partners aufzubauen.
Wir haben Akiem mit unserem Fachwissen und unseren Kenntnissen über das Werkstattlayout unterstützt und dafür gesorgt, dass das Unternehmen in jeder Phase des Prozesses die erforderliche Unterstützung erhält. Ziel war es, alle für dieses Modernisierungsprojekt erforderlichen Produktionsressourcen zu definieren und sicherzustellen, dass der Kunde seine Produktionsziele erreichen kann. Die Effizienz in den Werkstätten zu erhalten und produktive Lösungen zu liefern.
Kundennutzen
PROSE verfügt über eine langjährige Erfahrung in der Unterstützung bei der Realisierung und Umsetzung von Industrielayouts im Rahmen von Mid-Life-Overhauls von Schienenfahrzeugen. Wir können einen optimierten Fahrzeugfluss sicherstellen, indem wir den Auslastungsplan pro Arbeitsplatz und das Gleichgewicht zwischen den Arbeitsplätzen entwickeln. Der Aspekt der Lieferkette und das Management der Logistikströme werden in die Gesamtstudie integriert. So stellen wir sicher, dass unsere Kunden die bestmögliche Lösung erhalten.
Grundsätzliche Beurteilung der Radsatz-Torsionsdynamik des Fahrzeugs
Analytische Abschätzung zur Dimensionierung der Radsatzwelle und ggf. weiterer Bauteile
Mehrkörpersimulationen für eine detailliertere Analyse zur Optimierung
Beratung und Begleitung der Homologationsmessungen und Unterstützung bei der Dokumentation für die Zulassung
Unsere Umsetzung
PROSE begleitet die gesamte, oder einzelne Abschnitte der Prozesskette, von der Vorauslegung der Radsatzwelle über die Optimierung der mechanischen Komponenten bis zur Durchführung der Homologationsmessungen zur Ermittlung des maximalen, dynamischen Torsionsmoments. Mittels analytischer und konzeptioneller Untersuchungen erfolgt bereits im Vorfeld unter Berücksichtigung der Dimensionierung des Radsatzes, der Antriebsstrangkonfiguration und Antriebssysteme eine grundsätzliche Beurteilung der Radsatz-Torsionsdynamik des Fahrzeugs.
Basierend auf den Voruntersuchungen werden in Absprache mit dem Kunden vertiefte Analysen mittels Mehrkörpersimulationsmodellen durchgeführt. Diese Untersuchungen grenzen einerseits das zu erwartende maximale, dynamische Torsionsmoment ein, zeigen die zu erwartenden Bauteilbelastungen auf und beschreiben gleichzeitig weitere dynamische Eigenschaften des Antriebsstrangs. Unter Berücksichtigung der vorliegenden Antriebstrangkonfiguration werden dessen konstruktive Eigenschaften derart optimiert, dass die mechanische Dämpfung der ersten torsionalen Eigenform des Radsatzes erhöht und dadurch das maximale, dynamische Torsionsmoment reduziert wird.
Die Ergebnisse der Analysen stellen relevante Informationen für die zur Zulassung benötigten Systemanalyse dar, welche die Radsatz-Torsionsdynamik des Fahrzeugs beschreibt. Ausserdem werden aus den Analysen, die zur Planung und Durchführung der Homologationsmessungen kritischen Fahrzeugkonfigurationen ermittelt. Das maximale, dynamische Torsionsmoment wird schliesslich mit messtechnischen Versuchen am Fahrzeug bestimmt.
Kundennutzen
Die durchgeführten Analysen helfen dem Kunden, Risiken bei der Zulassung der Radsätze zu minimieren. Durch die Voruntersuchungen wird eine realistische Zeit- und Kostenplanung bis zur Zulassung der Radsätze möglich. Durch die vertieften Analysen und Bauteiloptimierungen werden die Belastungen durch die Torsionsschwingungen reduziert und Schäden an sicherheitsrelevanten Bauteilen im Betrieb vermieden. Schliesslich wird durch die Identifizierung der kritischen Betriebszustände der Umfang der Homologationsmessung deutlich reduziert und abgesichert.
Erarbeitung von Nachweiskonzepten und Lastannahmen sowie Durchführung von Berechnungen und Simulationen für:
Wagenkästen nach z.B. EN 12663
Drehgestelle und Radsätze nach z.B. EN 13749, EN 13261
Strassen- und U-Bahnen nach VDV 152
Anbauteile nach EN 61373
Allgemeine Lastannahmen aus Berechnungen, Messungen und Simulationen für z.B. Spezialfahrzeuge
Statische-, Ermüdungs- und Zeitfestigkeitsbewertung:
Grundmaterial und Schweissnähte gemäss FKM Richtline
Ermüdung von Stahl gemäss Eurocode 3 DIN EN 1993-1-9 und BS 7608
Schweissnahtbewertung gemäss DVS1612 / DVS 1608 sowie IIW-Empfehlung
Schraubenverbindung gemäss DIN 25202:1-6, VDI 2230 und Eurocode 3 DIN EN 1993-1-8
Zylindrische Schraubenfeder gemäss EN 13906
Weitere Analysen:
Nichtlineare und Crash-Analysen
Wärmeübergangsanalysen
Topologische Optimierungen
Eigenwertanalysen
Stabilitätsanalysen
Schadensanalysen und Reparaturlösungen
Unsere Umsetzung
Je nach Kundenvorgabe führt PROSE Festigkeitsanalysen konstruktionsbegleitend im eigenen Entwicklungsteam durch oder arbeitet direkt im Team des Kunden mit. PROSE deckt den gesamten Bereich der Analyse von der Erarbeitung der Lastannahmen über die Modellbildung bis zur effizienten Durchführung der Berechnungen und Simulationen sowie der Bewertung der Ergebnisse ab. Basierend auf den Festigkeitsanalysen kann PROSE Testspezifikationen für Strukturversuche erstellen, Versuche begleiten und bei Bedarf mit der Auswertung das Festigkeitsmodell validieren. PROSE IngenieurInnen haben fachübergreifendes Know-How auch in nicht-bahnspezifischen Problemstellungen. Im Weiteren übernimmt PROSE auch das Coaching von Simulationsprozessen und unterstützt als neutraler Berater.
Kundennutzen
Durch den frühen Einsatz von Festigkeitsanalysen im Konstruktionsprozess werden Schwachstellen frühzeitig erkannt und behoben, aufwendige Prüfreihen vermieden und die Qualität des Produktes entscheidend verbessert. Neben einer qualifizierten Berechnung legt PROSE grossen Wert auf die für den Kunden erforderliche Interpretation und Darstellung der Ergebnisse inklusive Erläuterungen und gegebenenfalls zulassungsrelevanter Dokumentation. Aufgrund der großen Flexibilität kann PROSE sehr kurzfristig auf Kundenwünsche eingehen.
Kunde: Kasseler Verkehrs-Gesellschaft, Deutschland
Projektaufgaben
Beantwortung von technischen Bieterfragen
Begleitung der Werkstattbesichtigungen mit Bietern
Erarbeitung von Kriterien für die bewertungsrelevanten Anforderungen (Bewertungsmatrix)
Auswertung der indikativen Angebote hinsichtlich Erfüllung des technischen Lastenheftes
Vorbereitung, Begleitung und Protokollierung der Bietergespräche
Auswertung der bindenden Angebote hinsichtlich Erfüllung des technischen Lastenheftes
Unsere Umsetzung
PROSE steht der KVG vom Zeitpunkt der Veröffentlichung der Ausschreibung bis zur Zuschlagserteilung mit technischer Expertise zur Seite.
Die KVG wurde vor allem bei folgenden Schwerpunktthemen unterstützt:
Beantwortung von Bieterfragen
Angebotsauswertung und
Begleitung von Bietergesprächen
Auf Basis des mit Unterstützung von PROSE erarbeiteten technischen Lastenheftes wurden Bieterfragen der Straßenbahnhersteller beantwortet. Für die Angebotsauswertung wurde bei PROSE ein kleines agiles Team aufgestellt, welches nach Eingang der Angebote die intensive und systematische Auswertung aufnahm. Das Team war in gleicher Zusammensetzung sowohl für die indikativen als auch für die bindenden Angebote im Einsatz. Dabei war neben der Einhaltung des anspruchsvollen Zeitplans eine enge Abstimmung mit dem Projekt-Team der KVG erforderlich. Bei einem gemeinsamen Workshop vor Ort in Kassel wurden die Bietergespräche vorbereitet und Kriterien für die bewertungsrelevanten Anforderungen erarbeitet.
Kundennutzen
Der Kunde kann von einer breiten und unabhängigen Expertenunterstützung durch PROSE profitieren:
Reduzierte Bindung der eigenen Ressourcen für die Erarbeitung des Lastenheftes
Ergänzung des eigenen technischen Wissens durch Extern in Bezug auf das Fahrzeuggesamtkonzept und die dazugehörigen Subsysteme und Komponenten
Inanspruchnahme von Erfahrungen aus dem breit aufgestellten Expertenpool von PROSE
Schnelle, strukturierte und jederzeit nachvollziehbare Abarbeitung der Auswertung von knapp 2000 Anforderungen und 200 Angebotsdokumenten
Unterstützung bei der Vorbereitung der Vergabeentscheidung
Risikoanalyse zu Brandschutz der Technikkomponenten
Konzeptionierung der Brandschutzüberwachung
Integrationskonzepte für die unterschiedlichen Fahrzeuge
Elektrische Integration
Komplette Einbau- und Instandhaltungsdokumentation
Nachweisdokumente für die Zulassung
Unsere Umsetzung
Vorgängig wurde durch PROSE bereits ein erstes Konzept zur Leitungsführung erarbeitet sowie eine Risikoanalyse der betroffenen Komponenten durchgeführt. PROSE erarbeitete daraufhin gemeinsam mit dem Komponentenlieferanten ein detailliertes Konzept für die mechanische Integration des LHD-Kabels und der weiteren für die Überwachung notwendigen Komponenten in den Fahrzeugen. Nach dem Umbau der ersten Prototypen wurden die komplette Dokumentation sowie die Nachweise für die Zulassung durch PROSE erstellt.
Kundennutzen
Insbesondere konnte der Kunde vom umfassenden Know-how der Experten von PROSE profitieren, welche die komplexe Thematik der Brandschutzüberwachung sowie deren Integration aufgrund der Kenntnisse der Fahrzeuge umfassend eingrenzen konnten. Durch die intensive Betreuung der Werkstatt konnten Fragen umgehend geklärt werden und somit die Zieltermine optimal eingehalten werden.
In einer ersten Phase wurde PROSE als Entwickler des Motordrehgestells von der RhB mit einer geometrischen Untersuchung beauftragt, die zeigte, dass die Möglichkeit des Abgleitens der Magnetschienenbremse (MG-BR) in ungünstigen Situationen nicht ausgeschlossen werden kann. In einer zweiten Phase hat PROSE eine gutachterliche Stellungnahme erstellt, welche beschreibt, unter welchen Voraussetzungen (betrieblich, Systemeigenschaften, etc.) ein sicherer Betrieb mit den vier Diensttriebfahrzeugen Gmf 4/4 bis zum Abschluss des Umbaus der MG-BR gewährleistet werden kann. Diese Stellungnahme ist als Grundlage für eine RhB-interne Risikoabschätzung gedacht. In der letzten Phase hat PROSE ein Grob- und Detailkonzept mit Lichtraum- und Festigkeitsnachweis für eine Querverbindung der beidseitig am Motordrehgestell der Lokomotive Gmf 4/4 angeordneten MG-BR erarbeitet. Zudem hat PROSE den Kunden bei der Erstellung der zulassungsrelevanten Dokumente nach Regelwerk RTE 49100 unterstützt.
Kundennutzen
Aufgrund der detaillierten Systemkenntnisse des Drehgestells sowie durch die Einbringung der Expertise im Zusammenhang des sicherheitsrelevanten Betriebs konnte der Kunde mit möglichst effizienten Massnahmen die Fehlfunktion beheben. Die Kompetenz von PROSE im Bereich der Nachweisführung half dem Kunden zudem die geforderten Dokumente fristgerecht beim BAV einzureichen.
Vorschläge zur Optimierung und Nachrechnung des Designs
Finale Nachweisrechnung mit Abschlussbericht
Unsere Umsetzung
Um das Projekt umsetzen zu können, wurden vom Kunden CAD 3D Modelle dreier Sitztypen zur Verfügung gestellt. Die Modelle wurden durch PROSE in die FEA-Software eingelesen und analysiert. Anhand der Resultate und in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden konnten verschiedene Optimierungen der Designs vorgenommen werden. Diese Optimierungen wurden jeweils nachgerechnet und bei Bedarf punktuell in der Konstruktion weiter verbessert. Nach dem die optimierten Designs den Anforderungen der UIC566 entsprachen, konnte ein Schlussbericht mit dem von der SBB AG gewünschten Festigkeitsnachweis erstellt werden. Dieser Bericht wurde als Erstmusterprüfungs-Dokument benötigt und diente dem Endkunden auch als Nachweisdokument für die Sitze um die Zulassung der Reiszugwagen zu erreichen.
Kundennutzen
Durch unsere Ingenieursdienstleistung erhält der Kunde optimierte Sitzkonstruktionen deren Festigkeiten nachweisbar sind. Die Kenntnisse der Zulassungsprozesse und der endkundenspezifischen Anforderungen ermöglichen PROSE «zulassungsfeste» Dokumente zu erstellen, die vom Endkunden akzeptiert werden können. Unsere Kenntnisse der lokalen Begebenheiten und die Erfahrung als international tätiges Unternehmen ermöglicht den technischen und formalen Brückenschlag zwischen Sitzlieferant und Endkunde.
PROSE definiert und beschafft die Input Daten auf Basis der relevanten Normen, welche für die Zulassung des Fahrzeuges erforderlich sind. Im Anschluss wurden die Berechnungen durchgeführt und optimiert, so dass die definierten Anforderungen erfüllt wurden. Zu diesem Zweck wurden in enger Abstimmung mit dem Kunden eine Bremsberechnung in TrainBrac erstellt sowie eine thermische Bremsberechnung in ANSYS, um die Leistungsfähigkeit der Bremse nachzuweisen. PROSE hat weiter verschiedene Bremsbelagslieferanten für mögliche Beläge auf Basis der angefertigten Spezifikationen und Berechnungsresultate angefragt und für Müller Technologie AG eine Auswahl- und Entscheidungsmatrix, inklusive Empfehlungen, für die Auswahl eines geeigneten Belages erstellt.
Kundennutzen
Durch die Expertise von PROSE auf diesem Gebiet erhält der Kunde Dokumente zum Nachweis der Leistungsfähigkeit der modernisierten Bremse, welche den einschlägigen Normen entspricht und so 1:1 dem Gutachter / Sachverständiger eingereicht werden können, um die Zulassung zu erreichen. Weiter ermöglicht die Spezifikation und Vorevaluation des Bremsbelagsmaterial mit Entscheidungshilfe ein effizientes Anfragen von möglichen Lieferanten.
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