Teilautomatisierte Hohlwellenprüfung bei den Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) · 2014. 4. 28. · Moderne Fahrzeuge bei SBB Personenverkehr werden mit Radsatzwellen mit Längsbohrung

8. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen – Vortrag 9

Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de/

Teilautomatisierte Hohlwellenprüfung bei

den Schweizerischen Bundesbahnen (SBB)

Thomas BAUMGART *, Erhard HOFMANN **

* Schweizerische Bundesbahnen SBB, Olten, Schweiz

** Actemium Cegelec GmbH, Nürnberg

Kurzfassung

Moderne Fahrzeuge bei SBB Personenverkehr werden mit Radsatzwellen mit

Längsbohrung (Hohlwellen) ausgestattet.

Die Verwendung von Hohlwellen erlaubt, neben der Gewichtseinsparung, die

Möglichkeit, im eingebauten Zustand nach Anrissen zu scannen.

Obwohl der Fahrzeugpark der SBB eine überschaubare Grösse aufweist, sind

Wellen mit Bohrungsdurchmesser von Ø 30 mm, Ø 40 mm, Ø 50 mm, Ø 53 mm, Ø 55 mm,

Ø 65 mm, Ø 80 mm und Ø 90 mm vorhanden und zu prüfen.

Eine Abwägung der Faktoren Wirtschaftlichkeit, Prüfsicherheit, Reproduzierbarkeit

und Dokumentationsfähigkeit führte zum Entscheid, teilautomatisiert Prüfsysteme zu

beschaffen.

Im Vortrag werden kurz die Hauptanforderungen der SBB skizziert und deren

Umsetzung durch die Firma CEGELEC präsentiert.

Zur besseren Visualisierung wird die Prüfung in der schweren Instandhaltung

anhand eines kleinen Filmclips gezeigt.

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http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de/

Teilautomatisierte Hohlwellenprüfung bei den Schweizerischen Bundesbahnen (SBB)

Baumgart / Hofmann, Wittenberge, 18.03.2014

Agenda.

Baumgart / Hofmann, Wittenberge 18.03.2014 2

1. Kurzpräsentation SBB

2. Radsatzwellenportfolio der SBB Personenverkehr

3. Anforderungen der SBB an die UT - Hohlwellenprüfung▪ Generelles▪ Spezifische Anforderungen in der «schweren Instandhaltung»▪ Spezifische Anforderungen in der «leichten Instandhaltung»

4. Technische Umsetzung durch Actemium (früher Cegelec)

5. Clip «Zerstörungsfreie Prüfungen bei den SBB, Teilautomatisierte UT - Hohlwellenprüfung an Radsatzwellen»

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Personenverkehr967 000 Reisende/Tag

SBB Cargo175 000 t Güter/Tag

Infrastruktur3138 km Netz

Immobilien3500 Gebäude

Das grösste Transport-unternehmen der Schweiz.



Die SBB in Zahlen

• Grösste Transportunternehmen der Schweiz -> 7.8 Milliarden Betriebsertrag

• Von grosser Bedeutung für die Schweizer Wirtschaft:

• Als Arbeitgeber: Viertgrösster Arbeitgeber der Schweiz mit 29 240 Mitarbeitenden (93 Nationen, 150 Berufen)

• Als Auftraggeber: Aufträge im Umfang von 3,5 Milliarden Franken pro Jahr.

• Personenverkehr transportiert die ganze Schweiz in 8 Tagen (täglich 951‘000 Reisende)

• Güterverkehr ebenfalls ein wichtiges Standbein der SBB. SBB Cargo transportiert täglich 220‘000 Tonnen, das entspricht rund 25`000 LKW-Fahrten oder einer Lastwagen-Kolonne von ca. 500 km. Unsere Luft wird dadurch von rund 3‘500 Tonnen CO2/Tag entlastet.

• Infrastruktur pflegt ein Schienennetz von rund 3000 KM

• Die SBB ebenfalls eine der grössten Immobilienbesitzerinnen der Schweiz mit 3‘500 Gebäude.

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SBB Personenverkehr:Täglich 1 Million zufriedene Kundinnen und Kunden:

- 14 000 Mitarbeitende - 19% Frauenanteil- 2450 Lokführende- 2319 Zugbegleitende- höchste Pünktlichkeitszahlen im Fernverkehr im europäischen Vergleich

Fahrzeuge:- 402 Triebzüge- 2785 Reisezugwagen- 336 Streckenloks- 182 Triebwagen

Pünktlichkeit der SBB im internationalen Vergleich.

Radsatzpool SBB Personenverkehr


Anzahl Radsatzwellen: ca. 17’500 Wellen

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Radsatzpool SBB Personenverkehr


Anzahl Radsatzwellen: ca. 17’500 Wellen

7700 Radsatzwellen mit Längsbohrung, davon mit Ø x mm:30 mm 7 Wellentypen (3 Trieb-; 4 Laufwellen) 10 Programme40 mm 9 Wellentypen (5 Trieb-; 4 Laufwellen) 14 Programme50 mm 2 Wellentypen (2 Triebwellen) 4 Programme55 mm 1 Wellentyp (1 Laufwelle) 1 Programme80 mm 2 Wellentypen (2 Triebwellen) 4 Programme53 mm 1 Wellentyp (1 Triebwelle) 2 Programme90 mm 2 Wellentypen (2 Triebwellen) 4 Programme

Anforderungen an UT - Hohlwellenprüfanlagen


Allgemeines:

Sämtliche Hohlwellentypen mit Bohrungsdurchmessern zwischen 30 mm und 90 mm müssen prüfbar sein

Die Programme müssen von SBB Mitarbeitern erstellt werden können

Fehlererwartungsbereich ist die gesamte Aussenoberfläche ohne die Stirnseiten und einen minimalen Lagersitzbereich

Musterfehler als 2 mm tiefer Sekantenschnitt müssen bis in einen Abstand von 5 mm zur Körperkante sicher erfasst werden können

Verstärkungsdynamik grösser als 20 dB; unabhängig definierbar an jeder Längsposition (Blendenhöhe und Verstärkung)

Prüfergebnisse sind automatisch zu generieren und zu speichern. Die Bewertung hat durch den Prüfer zu erfolgen.

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Allgemeines:

Die Speicherung hat so zu erfolgen, dass keine Altdaten unbeabsichtigt überschrieben werden können. Zusätzliche Absicherung über USV.

Die Datenspeicherung erfolgt zeitgleich gespiegelt mit RAID 1 auf 2 Platten.

Die Daten müssen in eine zentrale Datenbank einlesbar und auswertbar sein

Mit den Ergebnissen ist zusätzlich automatisch ein *.pdf Protokoll zu erzeugen, um den Nachweis gegenüber externen Kunden zu erleichtern

Der Rechnerzugriff hat über passwortgeschützte Hierarchien mit unterschiedlichen Zugriffberechtigungen zu erfolgen

Der Prüfer hat sich mit seinem individuellen Passwort zu identifizieren

Die Sprache der Bedienoberfläche muss in den drei Landessprachen auswählbar sein



Spezifika (Schwere Instandhaltung):

Möglichst hohe einheitliche Anzahl an Prüfköpfen über den kompletten Durchmesserbereich der Bohrungen mit der Suche nach Quer-, Längs- und Volumenfehler

Anlage muss nicht auf möglichst kleine Baugrösse optimiert sein

Geeignet für den industriellen Einsatz in zwei Schichten

Radsätze werden zur Anlage gebracht

Spezifika (Leichte Instandhaltung):

Nachweis von Quer- und Volumenfehler

Anlage muss mobil ausgeführt werden

Geeignet für den industriellen Einsatz in drei Schichten

Anlage wird zum Zug (also zum Radsatz) gebracht

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Die Umsetzung der SBB

Anforderungen


Umsetzung der SBB AnforderungenEinsatzmöglichkeiten – Prüfaufgaben – Prüffunktionen


Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLE

quasi-stationärer Einsatz mobiler Einsatz

an ausgebauten Radsätzen direkt an den Fahrzeugen, an unterbauten Radsätzen

Ø 30, 40, 50, 55, 60, 80 Ø 40, 50, 53, 55, 60, 80, 90 Ø 30alle Radsatzwellentypenin schwerer Instandhaltungund Radsatzherstellung

alle Radsatzwellentypenim Fern-, Regional- und Güterverkehrsowie im öffentlichen Nahverkehr

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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEQuerfehler, Längsfehler,

Volumenfehler Querfehler, Volumenfehler

an den Wellenaußenoberflächen und im Volumenbereich 20mm darunterReferenzfehler: Sekantenschnitte 2mm tief, Längsschnitte 2mm tief

Flachbodenbohrungen Ø 2mm und 6mm tief8 Prüfunktionen 10 Prüfköpfe 6 Prüffunktionen 6 Prüfköpfe 4 Prüffunktionen 4 Prüfköpfe

QF 37 GradAxialeinschallung vor und zurück70 GradAxialeinschallung vor und zurück

Vol 0 GradSenkrechteinschallung in SE

LF 73 GradUmfangseinschallunglinks + rechts, in SE

QF 37 GradAxialeinschallung vor und zurück70 GradAxialeinschallung vor und zurück


QF 37 GradAxialeinschallung vor und zurück




Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLE

+Y

PK1

+35°

0°

-35° +70°-70°

PK5 PK2 PK3 PK4 PK6

S/E

0°

+37°-37°

PK 1 PK 4

PK 2 PK 3

+Y

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Umsetzung der SBB AnforderungenHard- und Softwaremerkmale der Anlagenrechner


Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEDie Anwendungssoftware, die Hardware zur Steuerung der Scannerantriebe und das

Ultraschall-Elektroniksystem ist für alle SHUTTLE-Typen identisch.3 Benutzergruppen mit unterschiedlichen Berechtigungen können auf die Anlagen-

rechner zugreifen

Die Anwendungssoftware unterscheidet zwischen „Prüfern“ und „Experten“ und for-dert die Eingabe individueller Passwörter

Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware


Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEDie Anwendungssoftware ist auf die Sprache des jeweiligen Standortes umstellbar

Jede Radsatzwelle wird mit eigenen Prüfprogrammen geprüft, die auch von unterwiesenen Experten der SBB selbst erstellt werden können

Die Empfindlichkeitseinstellungen basieren auf den Referenzreflektoren der Musterwellen

Anpassungen der Empfindlichkeiten, bedingt durch die Geometrie der Außenober-flächen, erfolgen während dem Scannen dynamisch, durch permanentes Verstellen

der Messblendenpositionen und Prüfverstärkungen

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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEZur korrekten Positionierung der Blenden in den Prüfprogrammen werden die

Außenoberflächen der Wellen und damit die Fehlererwartungsbereiche messtechnisch erfasst

Jede Prüfmaßnahme an einer Radsatzwelle besteht aus einer Standardinspektion und gegebenenfalls aus daran anschließenden Anzeigenanalysen

Die Standardinspektion ist eine Suchfahrt mit möglichst hoher Geschwindigkeit, in schraubenlinienförmiger Prüfsystembewegung, über die gesamte Wellenlänge, mit

allen Prüffunktionen im EinsatzDie Analyse bietet die Möglichkeit, während einer Standardinspektion erhaltene

Ultraschallanzeigen eingehender zu untersuchenDie Standardinspektion bringt nur solche Unregelmäßigkeiten zur Anzeige, deren

Ultraschallecho von der Messblende erfaßt wurde und deren Obergrenze überschritten hatte



Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „INSPEKTION“

Während der Durchführungeiner Standardinspektion

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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „Analyse“

Während der Durchführungeiner Anzeigenanalyse



Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „Inspektionsprotokoll“

Fenster zur Erstellung desProtokolls einer Standard-inspektion

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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „Analyseprotokoll“

Fenster zur Erstellung desProtokolls einer Anzeigen-analyse



Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEÜbersichtsprotokolle

Folgende Übersichtspro-tokolle können erzeugt werden:

PrüferprotokollTagesprotokollWochenprotokollMonatsprotokollZeitprotokoll

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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEMessprotokolle für externe Kunden

Inspektions- und Analyse-protokolle können direkt in der Anwendung auch im pdf-Format erstellt werden

Die Schweizerischen Bundesbahnen und Actemium bedanken sich für

Ihre Aufmerksamkeit

2424Baumgart / Hofmann, Wittenberge 18.03.2014

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