Verbesserte Anlagenausnutzung durch Monitoring von Fahrleitungen

Ziele des Monitoring von Anlagen sind das Erreichen einer hoheren Anlagenausnutzung und die Prazisie- rung des Anlagenschutzes. Vorausgesetzt wird dafiir die Verfiigbarkeit von Monitoring-Systemen und zu- gehoriger Sensoren, deren Informationsgehalt unter Voraussetzung technisch-wirtschaftlicher Aspekte und einer hohen Zuverlassigkeit als Ausgangsbasis dient. Mit Hilfe von erweiterten Modellen lassen sich daraus in der Regel prazisere oder genauere Daten ableiten, die nutzbar sind fur die:

• Lokalisierung von Kurzschlussen im Fahrleitungs- netz mit dem Ziel einer genaueren Fehlerortung und Ermittlung der Stromverteilung

• Verbesserung der thermischen Ausnutzung von Fahrleitungen

• Verbesserung der Effizienz von Enteisungs- schaltungen

• Ableitung des VerschleiRgrades des Fahrdrahtes

• Ermittlung kritischer Windabtriebe des Kettenwerks unter Berucksichtigung der Windeinwirkung

• Warnung bei Gefahrdungen aus klimatischen Einwirkungen Analog den bisherigen Ausfuhrungen gilt auch hier, dass die Anzahl der Sensoren moglichst effizient aus- zuwahlen ist und der Funktionsgewinn im Verhaltnis 2um Aufwand steht. Setzt man visionar in der Zukunft Sensoren voraus, die keine externe Stromversorgung benotigen und ihre Energie aus der Umgebung aus- koppeln, so kann das viele heute aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten zuriickgestellte Fragestellungen der Anlagengestaltung neu beleben.

llm spater nur relevante Daten zu ubertragen und groBe unnutze Datenmengen zu vermeiden, sind in- telligente Sensoren mit vordefinierten Meldeschwellen sinnvoll. Die Festlegung dieser Schwellen kann bei- spielsweise auf Daten und Modellen beruhen, die per Monitoring unter Betriebsbelastungen erfasst wurden.

SoNen derartig erfasste Daten auch dem Anlagen- schutz dlenen, so sind diese Daten quasi ohne Zeitver- zug an das Schutzgerat oder die Leittechnik zu uber­tragen. Grundlage dafur konnten Feldbus-Systeme mit IEC 61850 Kommunikation sein.

4.4 Auf Betriebsdaten basierende Weiter- entwicklung von Fahrleitungsanlagen

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens zwischen Siemens und der TU Dresden mit Start im Jahr 2003 gait es, die Beanspruchbarkeit der Oberieitung bei gleich bleibender Zuverlassigkeit und Verfiigbarkeit beispielsweise durch

• Beriicksichtigung realer Umgebungsbedingungen,

• Erhohung der Grenztemperaturen und

• Einsatz von Diagnostik

zu erhohen. Gegenstand der Untersuchung waren Arbeitspakete wie die Untersuchung von elektri- schen, mechanischen und thermischen Beanspru- chungen der Oberieitung mit Hilfe von Labor- und Feldversuchen, der Analyse von Ausfallraten und da- raus der Auswahl zu untersuchender Komponenten sowie die Untersuchung von Werkstoffeigenschaften und -verhalten bei erhohten Temperaturen.

Nach gut vierjahriger Forschung waren die Grundlagen [2] gelegt, um innerhalb der Siemens AG iiber anschlieftende interne Forschungs- und Ent- wicklungsprojekte Oberleitungssysteme wie SicatSX (Bild 8) zu entwickeln oder Oberleitungssysteme SicatSA und SicatHA weiterzuentwickeln. Notwen- dige Betriebserprobungen, die naturgemad analog der Erprobung des Oberieitungssystems SicatSX [18] bis mehrere jahre dauern кбппеп (Bild 9), sind der praktische Entwicklungsabschluss zum Nachweis der Serienreife.

Die technischen Eigenschaften dieser weiterent- wickelten Oberleitungen zeichnen sich durch die Vergrollerung der Langsspannweite auf iiber 80 m und Nachspannlangen iiber 2000 m bei reduziertem Leiterquerschnitt aus, die damit Einsparungen im Materialeinsatz, der Montage und damit auch der Instandhaltung zur Folge haben. Die Oberieitung SicatSX (Tabelle 1) stellt nur eine Vorzugsldsung ei­ner Oberieitung dar, die abhangig von Kundenanfor- derungen durch Anpassungen der Leiterquerschnitte und Zugkrafte skalierbar ist.

Dieses Beispiel belegt, dass man in Verbindung mit Monitoring und der Erfassung von Betriebsbelastungen, der Zusammenarbeit mit Betreibem und Forschungsein- richtungen und gefordert durch Untemehmen mit Inno- vationsbereitschaft auch auf dem Gebiet der Fahrleitun- gen technische Weiterentwicklungen erzielen kann.

Literatur + Links

[1] Kieflling, F.; Puschmann, R.; Schmieden A.: Fahrleitun- gen elektrischer Bahnen. Verlag Publicis Publishing Erlangen, 3. Auflage, 2014.

[2] Dolling, A.: Erhohung der Belastung von Oberlei­tungen. Dissertation, Technische Universitat Dresden, Fakultat Verkehrswissenschaften „Friedrich List", 2007.

[3] Gerstenberg, E; Lehmann, M.; Zauner, £: Elektromo- bilitat bei schweren Nutzfahrzeugen. In: Elektrische Bahnen 110 (2012), H. 8-9, S. 452-460.

[4] Borgwardt, H.: Zuverlassigkeit der Betriebsfuhrung im Oberleitungsnetz der Deutschen Bahn AG. Fachta- gung Bahnelektrifizierung, 24.09.1997.

[5] Siemens AG: Sicat? PMS, Produktinformation: http://www. siemens.com/download?DLA14_36, Abruf 01.02.2015

[6] Siemens AG: Nur die besten Kontakte, Informationen zum Technisches Monitoring System (TMS) fur eHigh- way-Anwendungen: http://www.mobility.siemens. com/mobility/global/SiteCollectionDocuments/de/ news/customer-magazines-and-newsletters/como/como-edition-13-14-de.pdf, Auszug aus COMO Magazin Nr. 13, S. 27, vom September 2014.

[7] Bechmann, J.; Dolling, A.; Hahn, C.; Schwab, H.-j.; Wol- pensinger, Т.: Oberwachungseinrichtung fur Oberlei- tungskettenwerke. In: Elektrische Bahnen 106 (2008), H. 8-9, S. 400-407.

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[9] Mielke, 0.: Monitoring von Fahrleitungen elektrifizier- ter Eisenbahn- und Sralienguterstrecken. Diplomar- beit, Technische Universitat Dresden, 2014.

[10] Hulin, В.: Videobasierte Hinderniserkennung im Durch- gangsraum des Stromabnehmers elektrischer Bahnen. Dissertation. TU Munchen. 2003

[11] EN 50119: 2014-01: Bahnanwendungen - Ortsfeste Anlagen - Oberleitungen fur den elektrischen Zugbe- trieb.

[12] Dolling, A.: Nachspanneinrichtungen mit Radspannern fur Oberleitungen. In: Elektrische Bahnen 112 (2014), H. 8-9, S. 506-513.

[13] Stephan, A.; Terfloth, 5.: Nachspanneinrichtungen fur Oberleitungen - quo vadis? In: Elektrische Bahnen 112 (2014), H. 11-12, S. 646-653.

[14] Dolling, A.; Leistner, S.: Trennschalter fur ACOberlei- tungsanlagen. In: Elektrische Bahnen 112 (2014), H. 3, S. 104-112.

[15] Dolling, A.; Schmieder, A.; Zenglein, 5.: Zulassung von Oberleitungen und ihren Komponenten. In: Elektri­sche Bahnen 112 (2014), H. 3, S. 113-124.

[16] Dolling, A.: Schalterstellungsmeldung SicatDMS. In: Elektrische Bahnen 111 (2013), H. 12, S. 770-776.

[17] Dolling, A.; Focks, M.; Cumberger, G.: Fahrleitungser- dung - automatisiert mit Sicat® AES. In: Elektrische Bahnen 111 (2013), H. 3, S. 172-184.

[18] Kokinvesi, Щ Kunz, D.: Oberleitung SicatSX - Zulas­sung und Betriebserfahrungen in Ungarn. In: Elektri­sche Bahnen 111 (2013), H. 6-7, S. 440-444