Condition Monitoring-System

NSK macht Hochgeschwindigkeitszüge flott

Schon für die ersten Shinkansen-Züge in den 1960er Jahren in Japan lieferte NSK die Radsatzlager und beteiligt sich nun seit gut fünfzig Jahren an der Entwicklung, Hochgeschwindigkeitszüge mit jeder Generation schneller zu machen. Seither begleitet das Unternehmen die Branche und hat immer wieder Innovationen für Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeuge zur Serienreife gebracht – aktuell ein Condition Monitoring-System für Radsatzlager.

Seit 2007 sind die Shinkansen-Züge der Serie N700 im Einsatz – bei Geschwindigkeiten bis 300 km/h. (Foto: iStock.com/ winhorse)

Die Shinkansen-Hochgeschwindigkeitszüge sorgen für schnellen Bahnverkehr zwischen Japans Metropolen. Das Netz wird stetig erweitert, zuletzt 2015 und 2016 um die Verbindungen in die Präfekturen Hokuriku und Hokkaido. Japan war und ist damit ein Pionier im Hochgeschwindigkeits-Bahnverkehr. Viele weitere Länder sind diesem Beispiel gefolgt. NSK hat diese Entwicklung mit kontinuierlicher Evolution der (Rad-)Lagertechnik für das rollende Material auf der Schiene begleitet.

Das Achslager für die Serie 0 des Shinkansen – eine Kombination von Zylinderrollenlagern und Kugellagern – wog 81 kg und entsprach dem Stand der Technik von 1964. (Foto: NSK)

Als 1964 die Baureihe 0 der Shinkansen-Züge vorgestellt wurde, bestanden die 81 Kilo schweren Achslager aus einer Kombination von Zylinderrollenlagern und Kugellagern. Hauptziel war es hier, die erforderliche Zuverlässigkeit der bis zu 210 km/h schnellen Züge sicherzustellen. Die Radiallast – einschließlich des Eigengewichtes der Züge – wurde durch zweireihige Zylinderrollenlager aufgenommen, während die Seitenlasten, die vor allem bei Kurvenfahrt auftreten, auf ein einziges Kugellager wirkten. Das war zu jener Zeit Stand der Technik.

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Die Serie 300 wurde 1992 vorgestellt und stellte mit 270 km/h einen Geschwindigkeitsrekord für Züge im kommerziellen Betrieb auf. (Foto: Sakuragirin/ Dreamstime)

Ein Sprung zur Serie 300 des Shinkansen von 1992: Bei diesen bis zu 270 km/h schnellen Zügen kommen NSK-Zylinderrollenlager mit Verstärkungsrippen zum Einsatz. Bei der Serie N700, die 2007 in Dienst genommen wurde, ist der Fortschritt in der Lagertechnik deutlich. Die Züge sind nochmals schneller (bis 300 km/h) und zugleich leichter und komfortabler. Die NSK-Kegelrollenlager in den Achsen wiegen nur noch 23 Kilo. Das ist echter Leichtbau – eine Gewichtsreduzierung um fast den Faktor Vier im Vergleich zur Serie 0. Bei hohen Geschwindigkeiten hat hohes Lagergewicht starken Einfluss auf die Geräuschentwicklung und die Vibration. Deshalb ist der Wunsch bzw. die Notwendigkeit, Gewicht einzusparen, hier besonders groß.

Radsatz eines aktuellen Shinkansen-Hochgeschwindigkeitszugs mit den Hauptlagerungen. (Foto: NSK)

Auch wenn die Lager immer kompakter und leichter werden: Die Sicherheit hat immer höchste Priorität. Die Konstrukteure nutzen hier ihre Kompetenz in Werkstofftechnologie, um diese Sicherheit zu gewährleisten und Lager zu entwickeln, die auch unter sehr ungünstigen Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeiten.

Bei der Serie 300 des Shinkansen von 1992 kamen NSK-Zylinderrollenlager mit Rippen zum Einsatz. (Foto: NSK)

Dazu gehören auch effiziente Wartungsprogramme. Hier hat das Unternehmen kürzlich einen echten Durchbruch erzielt und In Japan erstmals ein System entwickelt, das Unregelmäßigkeiten in Wälzlagern und somit auch Lagerschäden erkennt, bevor Leistungseinbußen oder Ausfälle auftreten.

Die Kegelrollenlager in den Achsen der Serie N 700 wiegen nur noch 23 kg. (Foto: NSK)

Dieses Condition Monitoring-System kommt bereits in konventionellen Personenzügen zum Einsatz. Am Lager werden Sensoren angebracht, die kontinuierlich Parameter wie Drehzahl, Vibration und Temperatur erfassen. Die Werte können mit Referenzdaten abgeglichen werden, die NSK gesammelt hat. Damit erlaubt das System die Abkehr von konventionellen zeitbasierten Wartungsprozeduren, bei denen Lager unabhängig von ihrem Zustand nach definierter Einsatzzeit oder Kilometerleistung ausgetauscht werden. Statt dessen können sie nun genau dann ersetzt werden, wenn es erforderlich ist. NSK rechnet damit, dass mehr und mehr Hersteller und Betreiber von Schienenfahrzeugen dieses System einsetzen werden, denn die Vorteile im Hinblick auf die erhöhte Sicherheit und die Kostenersparnis dank längerer Wartungsintervalle seien offensichtlich.

Der erste Shinkansen wurde am 1.Oktober 1964 in Betrieb genommen – neun Tage vor der ersten Olympiade in Tokio. (Foto: Giovanni Gagliardi/ Dreamstime)

Solche Entwicklungen führen dazu, dass NSK in Japan Marktführer für Wälzlager von Schienenfahrzeugen ist. Weltweit setzen die Betreiber von Hochgeschwindigkeitszügen ebenfalls auf das Know-how und die Produktpalette des Unternehmens. Mehr als 50% der Wälzlager, die NSK für Schienenfahrzeuge fertigt, kommen außerhalb Japans zum Einsatz. kp

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