Siemens Mobility implementează primul sistem de frânare fără aer pentru trenuri după 150 de ani de frânare pneumatică

Noul sistem de frânare fără aer este prima frână cu frecare controlată complet electric care a fost implementată în vehiculele feroviare, de aceea este numit și sistem de frânare cu frecare electrică, anunță compania Siemens Mobility care dezvoltă sistemul. Sistemul de frânare din vehicul funcționează complet independent de aerul comprimat. Pe lângă diversele beneficii tehnologice, noua frână reduce greutatea vehiculului în timp ce construcția și punerea în funcțiune se realizează mai repede utilizând noul sistem.

Siemens Mobility oferă detalii despre sistem într-un interviu cu Robert Steinfelder și Jens Lichterfeld, publicat pe siteul companiei. Ambii sunt responsabili în mod semnificativ pentru dezvoltarea și lansarea pe piață a inovatoarei frâne Siemens.

Domnule Steinfelder, Siemens Brakes a implementat cu succes sisteme de frânare pneumatică într-o varietate de proiecte Siemens Mobility de câțiva ani. Cu această soluție, ați adăugat acum un sistem de frânare nou și inovator portofoliului MoComp. Cum a apărut?

Robert Steinfelder: Din 2003, Siemens Brakes este un departament independent în cadrul Siemens Mobility și lucrează îndeaproape cu ingineria vehiculelor și punerea în funcțiune a materialului rulant. Începând cu primul proiect de metrou, V-Wagen din Viena, am fost furnizorul intern de sisteme pentru toate proiectele de metrou în ultimii 18 ani.

În acest timp, am reușit să dobândim multă experiență cu sistemele de frânare pneumatică și am implementat sinergii suplimentare între sisteme, văzând lucrurile din perspectiva producătorului de trenuri. După ani de zile de optimizare a frânei pneumatice convenționale, din punctul nostru de vedere, a venit timpul pentru ceva nou, un salt tehnologic, o adevărată inovație în domeniul sistemelor de frânare pentru vehiculele feroviare.

Și cu saltul tehnologic te referi la noul sistem de frânare fără aer, nu? Domnule Lichterfeld, ce este acesta mai exact?

Jens Lichterfeld: Spre deosebire de frâna pneumatică convențională, controlul acestei frâne este complet electric – „frână prin fir” – ceea ce înseamnă că toate conductele și toate componentele pneumatice pentru controlul frânei pot fi eliminate. Forța de frânare este generată chiar în actuatorul frânei. Am colaborat cu Liebherr, o companie cu mare experiență în sectorul aerospațial, pentru a dezvolta un actuator de frână electrohidraulic, închis, compact, care să includă toate componentele necesare pentru creșterea și eliberarea presiunii, precum și controlul local. Servomotorul de frână este integrat în boghiu în același spațiu de instalare și are aceleași interfețe mecanice ca și etrierul de frână pneumatic convențional.

Frâna pneumatică a fost folosită la vehiculele feroviare de 150 de ani. Există vreun motiv special pentru a scăpa de ea în viitor?

Robert Steinfelder: Practic, nu există niciun motiv pentru a scăpa de frâna pneumatică. Sistemele de frânare pneumatică s-au dovedit a fi de succes de zeci de ani, au cunoscut îmbunătățiri continue în această perioadă și vor continua să fie utilizate în vehiculele feroviare în viitor. Scopul nostru pentru acest salt tehnologic a fost de a genera un punct de vânzare unic pentru Siemens Mobility, deoarece credem că sistemul de frânare pneumatică și-a atins limitele în ceea ce privește optimizarea.

De ce avem nevoie de o frână cu frecare? Nu este suficientă frânarea electrodinamică prin intermediul motorului de tracțiune?

Jens Lichterfeld: Chiar și atunci când frâna electrodinamică este utilizată în principal în funcțiune, avem nevoie totuși de frâna cu frecare pentru a opri trenul în siguranță și a-l menține pe loc. Frânarea electrodinamică prin intermediul motorului de tracțiune nu poate garanta acest lucru. Frâna de frecare trebuie, de asemenea, să țină trenul în siguranță pe toate pantele posibile din rețeaua feroviară după ce a fost oprit.

Îndeplinește noua tehnologie cerințele ridicate de siguranță pentru frânele vehiculelor feroviare?

Robert Steinfelder: Desigur! Ne-am bazat dezvoltarea pe cele mai înalte cerințe de siguranță și pe niveluri de integritate a siguranței până la SIL4, precum și pe cele mai recente reguli și reglementări pentru verificarea siguranței. Începând de la nivelul trenului, am defalcat aceste cerințe și le-am aplicat la componentele individuale ale sistemului de frânare: de exemplu, dispozitivul de acționare a frânei și unitatea de control a frânei.

Jens Lichterfeld: Utilizarea frânei fără aer are ca rezultat o serie de beneficii la nivel de mașină, inclusiv greutate redusă și efort redus pentru instalarea și punerea în funcțiune a sistemului de frânare. În plus, spațiul de instalare care era necesar anterior pentru componentele frânei cu aer poate fi acum utilizat pentru alte subsisteme. Acest lucru este extrem de util atunci când vine vorba de dezvoltarea vehiculelor.

În exploatare, eforturile pot fi reduse în mai multe domenii. Acest lucru nu se aplică doar întreținerii sistemului de frânare, ci este relevant și pentru timpul de pornire a trenului, care este perioada de timp pe care operatorul trebuie să o ia în considerare înainte ca trenul să fie gata de funcționare. Aceasta înseamnă că fie un mecanic își poate lua locul în tren mult mai târziu pentru a-l pregăti pentru funcționare, fie că un tren într-un sistem automatizat în timpul orelor de vârf poate fi gata de funcționare mult mai rapid – ceea ce înseamnă mai multă flexibilitate.

Tendința către automatizarea sau automatizarea parțială a funcționării trenurilor înseamnă și mai multe beneficii. În primul rând, în ceea ce privește caracteristicile de oprire și precizia punctului de oprire, care este comparabilă cu cea a frânei electrodinamice. În al doilea rând, avansurile pot fi scurtate, deoarece frâna se poate elibera mult mai rapid, astfel încât trenul necesită în mod evident mai puțin timp pentru a se deplasa după ce ușile sunt închise. Cu progrese între 60 și 90 de secunde, economiile de cel puțin o secundă reprezintă o îmbunătățire semnificativă. Acest lucru permite operarea mai multor trenuri pe parcursul zilei în funcționarea efectivă a proiectelor viitoare.

Cu X-Wagen, Wiener Linien operează primul proiect de serie pentru frâna fără aer. Cum ai ajuns acolo și cum vei proceda?

Robert Steinfelder: Am dezvoltat și testat temeinic frâna fără aer ca sistem pe o perioadă de mulți ani. Înainte de prima sa aplicație în serie, l-am testat și în serviciul de pasageri, ceea ce înseamnă că am supus sistemul unei pretestări intensive și l-am pus cu adevărat la încercare. Toate cunoștințele dobândite din mulți ani de testare în serviciul riguros pentru pasageri au fost încorporate în soluția tehnologică finală, permițându-ne să livrăm o soluție complet dezvoltată pentru primul proiect în serie.

În octombrie 2020, am început punerea în funcțiune dinamică a primului tren de metrou cu șase vagoane și ne așteptăm ca X-Wagen să fie gata pentru serviciul de pasageri până în 2022.

Wiener Linien va fi atunci prima autoritate de transport din lume care va beneficia de sistemul nostru de frânare, atât în ​​funcționare convențională cu mecanic, cât și ulterior în funcționare automatizată pe noua linie U5.

Proiectul de la Viena nu va fi singurul proiect. Ce se va întâmpla în următorii câțiva ani?

Robert Steinfelder: Credem că mai mulți clienți vor beneficia de noua frână fără aer în următorii câțiva ani. Desigur, pe lângă soluții pentru metrouri precum X-Wagen din Viena, lucrăm și la alte aplicații, cum ar fi trenurile principale. Pentru ca acest lucru să fie posibil, clienții și operatorii ar trebui să specifice cerințe funcționale și neutre din punct de vedere tehnologic în cererile viitoare de achiziții, în loc de practica obișnuită de a specifica un sistem de frânare pneumatică.

Foto&info: Siemens Mobility