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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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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.
Baumgart / Hofmann, Wittenberge 18.03.2014 3
Baumgart / Hofmann, Wittenberge 18.03.2014 4
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
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Anzahl Radsatzwellen: ca. 17’500 Wellen
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Radsatzpool SBB Personenverkehr
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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
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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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Anforderungen an UT - Hohlwellenprüfanlagen
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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
Anforderungen an UT - Hohlwellenprüfanlagen
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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
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Umsetzung der SBB AnforderungenEinsatzmöglichkeiten – Prüfaufgaben – Prüffunktionen
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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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Umsetzung der SBB AnforderungenEinsatzmöglichkeiten – Prüfaufgaben – Prüffunktionen
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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
Vol 0 GradSenkrechteinschallung in SE
QF 37 GradAxialeinschallung vor und zurück
Vol 0 GradSenkrechteinschallung in SE
Umsetzung der SBB AnforderungenEinsatzmöglichkeiten – Prüfaufgaben – Prüffunktionen
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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
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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
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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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Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware
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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
Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware
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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „INSPEKTION“
Während der Durchführungeiner Standardinspektion
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Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware
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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „Analyse“
Während der Durchführungeiner Anzeigenanalyse
Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware
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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „Inspektionsprotokoll“
Fenster zur Erstellung desProtokolls einer Standard-inspektion
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Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware
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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEBedienmenü „Analyseprotokoll“
Fenster zur Erstellung desProtokolls einer Anzeigen-analyse
Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware
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Maxi SHUTTLE Multi SHUTTLE Mini SHUTTLEÜbersichtsprotokolle
Folgende Übersichtspro-tokolle können erzeugt werden:
PrüferprotokollTagesprotokollWochenprotokollMonatsprotokollZeitprotokoll
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Umsetzung der SBB AnforderungenMerkmale der Anwendungssoftware
Baumgart / Hofmann, Wittenberge 18.03.2014 23
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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