ContiTech Air Spring Systems stellt auf der InnoTrans 2010 in Berlin (Halle 6.2, Stand 230) einen berührungslos arbeitenden Höhen- und Drucksensor vor, der in die Luftfeder integriert werden kann. "Damit schaffen wir die technische Voraussetzung für den Einsatz elektronisch geregelter Luftfedersysteme", sagt Friedrich Hoppmann, Segmentleiter ContiTech Railway Engineering.
Die Luftfederung setzt sich bei der Sekundärfederung moderner Reisezugwagen zunehmend durch, weil luftgefederte Fahrwerke optimalen Fahrkomfort bieten. Der komfortbestimmende Vorteil der Luftfederung besteht darin, dass sich ihre Federungseigenschaften entsprechend des Beladungszustandes anpassen, wenn die Federhöhe durch Be- und Entlüftung der Federbälge auf einem konstanten Wert gehalten wird. Zurzeit erfolgt die Regelung des Fahrniveaus mit Hilfe von Pneumatikventilen, die über ein Hebelgestänge zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Wagenkasten betätigt werden.
ContiTech Air Spring Systems schafft mit dem integrierten Höhen- und Drucksensor die technische Voraussetzung für den Einsatz elektronisch geregelter Luftfedersysteme mit elektrisch betätigten Ventilen. Damit können zukünftige Schienenfahrzeuge die Vorteile nutzen, von denen luftgefederte Straßenfahrzeuge schon lange profitieren: geringerer Luftverlust, genauere Ausregelung des Fahrniveaus, Einstellung veränderlicher Sollniveaus. Die konventionelle Niveauregelung verursacht erhöhte Luftverluste, weil sie dauernd aktiv ist und während der Fahrt auch dynamische Änderungen des Niveaus ausregelt. Um diesen Effekt zu vermindern, haben die mechanisch betätigten Pneumatikventile um ihre Nulllage eine "passive Zone", in der die Luftfeder weder be- noch entlüftet wird.
Die elektronische Regelung verringert die Anzahl der Stellvorgänge erheblich, weil sie das Fahrniveau nur nachregelt, wenn sich durch das Ein- und Aussteigen der Fahrgäste die Beladung geändert hat. Im Gegensatz zur konventionellen Regelung, die nur den Sollwert der Fahrhöhe einstellt, der durch das Hebelgestänge festgelegt wird, kann die elektronische Regelung verschiedene Sollwerte anfahren, um das Niveau des Fahrzeugs an unterschiedliche Bahnsteighöhen anzupassen. Der von ContiTech vorgestellte Ultraschallsensor ist in die Luftfeder integriert und liefert die Istwerte der Federhöhe und des Balgdruckes an das elektronische Steuergerät, das die Magnetventile zum Be- bzw. Entlüften des Systems betätigt.
Dass sich die Schallwellen in der Feder je nach Druck und Temperatur unterschiedlich ausbreiten, machte die Entwicklung des Ultraschallsensors schwierig. Gelöst wurde das Problem sich permanent ändernder Umgebungsbedingungen mit einem Referenzreflektor, dessen Entfernung zum Sensor stets gleich bleibt. Aus dem Verhältnis der Laufzeiten vom Sensor zum Referenzreflektor bzw. zum Reflektor am Boden der Luftfeder wird die Höhe errechnet.
Neben der Höhensensorfunktion bietet der von ContiTech entwickelte Sensor noch einen weiteren Vorteil. So sorgt ein ebenfalls integriertes Drucksensorelement dafür, dass der jeweilige Beladungszustand der Federelemente dem Steuergerät zur Verfügung steht. Hieraus können die Informationen für eine lastabhängige Ansteuerung der Bremse gewonnen werden.
Der Ultraschallsensor hat sich bei Testprogrammen in Fahrzeugen verschiedener Hersteller bewährt und ist serienreif. "Unser System kann kompatibel mit allen im Markt vorhandenen Steuergeräten ausgeführt werden", sagt Friedrich Hoppmann. "Schließlich hat der Sensor einen leistungsfähigen Micro-Controller an Bord, so dass wir ihn den jeweiligen Kundenwünschen anpassen können." Der Micro-Controller führt die Messungen durch und bedient die Schnittstelle zum Steuergerät.
Die Luftfederung setzt sich bei der Sekundärfederung moderner Reisezugwagen zunehmend durch, weil luftgefederte Fahrwerke optimalen Fahrkomfort bieten. Der komfortbestimmende Vorteil der Luftfederung besteht darin, dass sich ihre Federungseigenschaften entsprechend des Beladungszustandes anpassen, wenn die Federhöhe durch Be- und Entlüftung der Federbälge auf einem konstanten Wert gehalten wird. Zurzeit erfolgt die Regelung des Fahrniveaus mit Hilfe von Pneumatikventilen, die über ein Hebelgestänge zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Wagenkasten betätigt werden.
ContiTech Air Spring Systems schafft mit dem integrierten Höhen- und Drucksensor die technische Voraussetzung für den Einsatz elektronisch geregelter Luftfedersysteme mit elektrisch betätigten Ventilen. Damit können zukünftige Schienenfahrzeuge die Vorteile nutzen, von denen luftgefederte Straßenfahrzeuge schon lange profitieren: geringerer Luftverlust, genauere Ausregelung des Fahrniveaus, Einstellung veränderlicher Sollniveaus. Die konventionelle Niveauregelung verursacht erhöhte Luftverluste, weil sie dauernd aktiv ist und während der Fahrt auch dynamische Änderungen des Niveaus ausregelt. Um diesen Effekt zu vermindern, haben die mechanisch betätigten Pneumatikventile um ihre Nulllage eine "passive Zone", in der die Luftfeder weder be- noch entlüftet wird.
Die elektronische Regelung verringert die Anzahl der Stellvorgänge erheblich, weil sie das Fahrniveau nur nachregelt, wenn sich durch das Ein- und Aussteigen der Fahrgäste die Beladung geändert hat. Im Gegensatz zur konventionellen Regelung, die nur den Sollwert der Fahrhöhe einstellt, der durch das Hebelgestänge festgelegt wird, kann die elektronische Regelung verschiedene Sollwerte anfahren, um das Niveau des Fahrzeugs an unterschiedliche Bahnsteighöhen anzupassen. Der von ContiTech vorgestellte Ultraschallsensor ist in die Luftfeder integriert und liefert die Istwerte der Federhöhe und des Balgdruckes an das elektronische Steuergerät, das die Magnetventile zum Be- bzw. Entlüften des Systems betätigt.
Dass sich die Schallwellen in der Feder je nach Druck und Temperatur unterschiedlich ausbreiten, machte die Entwicklung des Ultraschallsensors schwierig. Gelöst wurde das Problem sich permanent ändernder Umgebungsbedingungen mit einem Referenzreflektor, dessen Entfernung zum Sensor stets gleich bleibt. Aus dem Verhältnis der Laufzeiten vom Sensor zum Referenzreflektor bzw. zum Reflektor am Boden der Luftfeder wird die Höhe errechnet.
Neben der Höhensensorfunktion bietet der von ContiTech entwickelte Sensor noch einen weiteren Vorteil. So sorgt ein ebenfalls integriertes Drucksensorelement dafür, dass der jeweilige Beladungszustand der Federelemente dem Steuergerät zur Verfügung steht. Hieraus können die Informationen für eine lastabhängige Ansteuerung der Bremse gewonnen werden.
Der Ultraschallsensor hat sich bei Testprogrammen in Fahrzeugen verschiedener Hersteller bewährt und ist serienreif. "Unser System kann kompatibel mit allen im Markt vorhandenen Steuergeräten ausgeführt werden", sagt Friedrich Hoppmann. "Schließlich hat der Sensor einen leistungsfähigen Micro-Controller an Bord, so dass wir ihn den jeweiligen Kundenwünschen anpassen können." Der Micro-Controller führt die Messungen durch und bedient die Schnittstelle zum Steuergerät.
