Nieuwe generatie pantograaf voor hogesnelheidstrein

Als treinen snel rijden, kunnen de stroomafnemers het contact met de bovenleiding verliezen. Er ontstaan vonken en er treedt slijtage op. Om dat te verhinderen heeft de TU Wien een nieuw systeem ontwikkeld, om de stroomafnemers op het dak (pantografen) niet alleen passief te laten meetrillen, maar met behulp van een uitgekiend regelsysteem trillingen in de bovenleiding te voorspellen en actief tegen te werken.

De combinatie van pantograaf en bovenleiding vormt een complex trillingensysteem. Bij hoge snelheid kan het gemakkelijk voorkomen, dat de bovenleiding niet meer strak tegen de stroomafnemer ligt.
 

Als er geen contact meer is, trekt de pantograaf een lichtboog. Hierdoor ontstaat onder andere veel warmte, wat tot sterke slijtage leidt. Niet alleen wordt de pantograaf beschadigd, maar de schade aan de bovenleiding zorgt voor hoge kosten.
Voor de hogesnelheidstrein is dat een zwaarwegend probleem. ”f fabrikanten moeten een alternatief vinden voor de stroomafname, ůf ze ontwikkelen een pantograaf die het contact met de bovenleiding betrouwbaar in stand houdt.

Trillingen elektronisch voorspellen
Simpel de kracht meten, die door de bovenleiding op de pantograaf werkt en afhankelijk daarvan de positie van de pantograaf bijstellen, is niet genoeg. Er is een actief regelsysteem nodig dat kan voorspellen, hoe het systeem zich zal gedragen in de komende fracties van seconden en daarop de juiste maatregelen treft.

Om dat mogelijk te maken is een wiskundig model nodig, dat de bovenleidingen, het contact met de stroomafnemer en de wisselwerking met de pantograaf nauwkeurig beschrijft. Met een niet-lineair model met veel vrijheidsgraden zouden de onderzoekers het gedrag van het systeem waarschijnlijk goed kunnen begrijpen, maar voor het direct regelen van de besturing van de pantograaf is het te gecompliceerd. De besturing moet binnen fracties van seconden werken en voor uitgebreide computerberekeningen is geen tijd.

Real-time
De werkgroep voor regeltechniek en procesautomatisering aan de TU Wien werkt daarom aan de ontwikkeling van zo eenvoudig mogelijke benaderingsmethoden, waarmee men de beweging van de pantograaf en de bovenleiding in real time kan aanpassen. Daarvoor is een proefstand van wezenlijk belang.

In samenwerking met Melecs MWW heeft de universiteit een krachtige testbank voor pantografen ontwikkeld, waarmee de belastingen van pantografen tijdens het rijden van de trein realistisch kunnen worden gesimuleerd.

Een industriŽle robot zorgt voor de beweging, die overeenkomt met het gedrag van de bovenleiding bij hoge snelheid. Hiermee kunnen snelheden van 300-400 km/u nauwkeurig worden gesimuleerd. De pantograaf zit er precies onder, waarbij de beweging met behulp van verschillende voorspellingsmodellen in real time wordt geregeld.

Op deze manier is nauwkeurige waarneming mogelijk, om te zien hoe de nieuwe methodes voor de actieve regeling van de pantograaf in de praktijk functioneren.

Van onderzoek naar toepassing
Melecs MWW, dat de opbouw van de testopstelling financierde, wordt zo de mogelijkheid geboden om flexibele toepassingen en vooral lagere onderhoudskosten voor zijn producten te ontwikkelen. Met behulp van het onderzoek aan de TU Wien wil het bedrijf marktleider worden op het gebied van pantografen voor hogesnelheidstreinen.

 

Meer info vindt u hier of hier

Om terug te keren naar de nieuwsoverzicht pagina klik hier       

Om terug te keren naar ons startmenu  klik hier.