Störungsanalyse bei E-Loks

Auf Fehlersuche im Führerstand

Elektrische Lokomotiven sind mit Überspannungsableitern ausgestattet, die wie Blitzableiter funktionieren und die Instrumente vor Schäden durch plötzliche Überspannung schützen. Was aber, wenn diese Überspannungsableiter aus ungeklärten Gründen nicht zuverlässig funktionieren? Meinke Energy bietet Messdienstleistungen an, um Fehlern auf den Grund zu gehen und verlässt sich dabei auf die Datenerfassung mit den Datenloggern von Althen.
 Während die E-Lok ihre Touren absolviert, zeichnet der Datenlogger die relevanten Daten für die Fehlersuche auf und stellt sie für die Auswertung zur Verfügung.
Während die E-Lok ihre Touren absolviert, zeichnet der Datenlogger die relevanten Daten für die Fehlersuche auf und stellt sie für die Auswertung zur Verfügung.Bild: Althen GmbH Mess- und Sensortechnik

Lokomotiven sind langlebig. 30 oder auch 50 Jahre sind für E-Loks keine ungewöhnliche Lebensdauer. Dies gilt allerdings nicht zwangsläufig gleichermaßen für alle verbauten Komponenten. Um die Instrumente vor Überspannungen zu schützen, die auf den Stromschienen jedes Eisenbahnnetzes regelmäßig auftreten, ist jede Lok mit mehreren Überspannungsableitern ausgestattet. Wenn die Komponenten des ursprünglichen Herstellers nicht mehr verfügbar sind, kommen nach Originaldokumenten gebaute Komponenten eines anderen Herstellers zum Einsatz, die anhand der technischen Vorgaben gefertigt werden, und im Normalfall ihre Aufgaben ebenso erfüllen wie die Originalteile. Bei einem Industriebetrieb mit eigenem Bahnwerksverkehr fielen im laufenden Betrieb häufig solche nachgebauten Überspannungsleiter aus. Eine Vermutung zur Fehlerursache war, dass die Ableiter der hohen thermischen Entwicklung im Betrieb nicht standhielten, also umgangssprachlich überhitzten.

Um das sicher feststellen zu können, mussten die Rahmendaten im Betrieb zuverlässig erfasst werden. Wenn im laufenden Betrieb ein Fehler auftritt, muss in der Regel auch im laufenden Betrieb nach der Ursache gesucht werden. Werkstatt- oder Laborbedingungen geben ein unvollständiges oder verzerrtes Bild von der Funktionsweise aller Komponenten ab.

 Die Datenlogger im Einsatz auf dem Arbeitstisch im Führerstand. Im Vordergrund der GL840 für bis zu 200 Kanäle, hinten der schnelle GL980 mit Abtastraten bis zu einer Mikrosekunde.
Die Datenlogger im Einsatz auf dem Arbeitstisch im Führerstand. Im Vordergrund der GL840 für bis zu 200 Kanäle, hinten der schnelle GL980 mit Abtastraten bis zu einer Mikrosekunde. Bild: Althen GmbH Mess- und Sensortechnik

Die Messaufgabe

Die Messaufgabe bestand darin, das Verhalten der Spannung zu überprüfen. Dazu wird die Fahrspannung auf den Freileitungen mit Umrichtern auf maximal 1.100V in der Lokomotive heruntergespeist. Die Umrichter sind mit den Überspannungsableitern verbunden und sollten im laufenden Betrieb gemessen werden. Eine Tour der Lok dauert bei diesem Unternehmen drei bis vier Stunden, sodass es gut möglich ist, zu Schichtbeginn die Datenaufzeichnung zu starten und „mitlaufen“ zu lassen. In einer E-Lok ist der Platz begrenzt und durch deren Bewegung muss jede Lösung zur Datenerfassung nicht nur besonders kompakt und tragbar sein, sondern die Daten auch zuverlässig übertragen und speichern. Gleichzeitig ist es nötig, viele verschiedene Daten zu erfassen, die später dann die Grundlage für die ausführliche Auswertung liefern. Datenlogger vom Hersteller Graphtec aus dem Lieferprogramm von Althen erfüllen diese Anforderungen.

Bild: Althen GmbH Mess- und Sensortechnik

Zuverlässige Aufzeichnung

Die Anforderung an die Messaufgabe war komplex, nicht nur wegen der sensiblen Situation, falls die Lok im öffentlichen Schienennetz sichtbar Probleme hat. Auch die Rahmendaten erforderten den Einsatz von zwei Geräten, weil zum einen die hohe Spannungsfestigkeit gegeben sein musste die der GL 980 bietet. Zum anderen sind im Fahrtbetrieb mit Start- und Stoppsignalen, Geschwindigkeit und der entstehenden Temperaturen viele unterschiedliche Parameter gegeben, für deren Aufzeichnung sich der GL 840 eignet. Für Markus Meinke, den Geschäftsführer von Meinke Energy, war wichtig, dass er beide Datenlogger vom selben Anbieter bezieht, weil „wir beide Geräte zusammen mit einem Laptop über ein Netzwerk betreiben, die Daten über einen Router übertragen und uns mit der Fernwartungssoftware TeamViewer problemlos mit dem Laptop und damit wiederum mit den beiden Geräten verbinden können. Da wir nicht permanent vor Ort sein können und auch auf der Lok nicht immer ein Datenspezialist mitfährt, ist es umso wichtiger, dass die Datenerfassung zuverlässig funktioniert und wir gegebenenfalls jederzeit einschreiten können, falls ein Ereignis das während der Messung notwendig macht. Fast eine Woche lang erfolgten die Messungen auf der Lokomotive.

Für die Fehlersuche, die Meinke Energy in der E-Lok vorgenommen hat, wurden die Modelle GL 840 M und GL 980 ausgewählt, jeweils als Kit-Ausführung im Messkoffer und mit Batteriebetrieb für den mobilen Einsatz. Zur Aufzeichnung der Daten verwendet Meinke in beiden Fällen die SD-Speicherkarte. Alternativ bietet Althen die Datenlogger auch mit einem USB-Speicher an. Zur Fernüberwachung besteht die Möglichkeit, die Daten per E-Mail zu versenden oder mit einem ftp-Client in eine Cloud zu übertragen. Eine E-Mail-Benachrichtigung gibt das Gerät auch aus, wenn das Speichermedium voll ist und ausgetauscht werden muss.

Anwendungen wie die Fehlersuche bei den Überspannungsableitern können auch für andere Betreiber von Werksbahnen interessant sein. Markus Meinke legt bei seinen Messgeräten grundsätzlich Wert auf papierlosen Betrieb und kompakte, robuste Geräte, die er zu seinen Einsätzen in der ganzen Welt problemlos mitnehmen kann. Er mag Komponenten „mit möglichst wenig mechanischen Teilen, die beim Transport oder durch Verschleiß kaputtgehen könnten. Diese zentralen Punkte haben uns bei den Geräten von Althen überzeugt.“

Althen GmbH Mess- und Sensortechnik

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