Spoorwegtechnologie voor de meest ongunstige omstandigheden

Als de spoorkranen en slakkentransporteurs de fabriekshal van fabrikant Kirow in Leipzig verlaten, moeten ze zich vaak 20 jaar en langer in uiterst zware omstandigheden bewijzen. Buitentemperaturen tussen -20 en +40 C, hete slakken tot 1.200 C, sterke trillingen en verhoogde elektrische spanningen maken deel uit van de eisen aan techniek en elektronica. In deze omgeving moeten zich echter ook de veerklemtechniek en de I/O-besturingen van WAGO bewijzen.
De multitasker van Kirow, wereldwijd marktleider op het gebied van spoorkranen, is in de depots van vele spoorwegmaatschappijen te vinden. Hij wordt telkens gebruikt, als er schade aan de sporen snel en betrouwbaar moet worden hersteld en als er lasten tot 200 ton moeten worden verplaatst. De tracklayer, een speciale uitbreiding van de multitasker, wordt gebruikt voor het leggen van rails of het vervangen van spoorwissels, die omwille van sterke slijtage - met name door hogesnelheidstreinen - regelmatig moeten worden vernieuwd. Vroeger werden de onderdelen van de spoorwissel tot op de plaats van installatie getransporteerd, in elkaar gezet en met de rails gemonteerd. Nu worden de tot 18 ton zware wisselsegmenten door de fabrikant op voorhand compleet gemonteerd en pas dan naar de plaats van installatie gebracht. Omdat de tot 4,4 m brede wissels te groot zijn voor het gewone spoortransport, worden ze op speciale wisseltransportwagens van Kirow 60 graden gekanteld, veilig bevestigd en vaak over grote afstanden naar de plaats van installatie vervoerd.

De spoorkranen en slakkentransporteurs van Kirow worden aangestuurd door een geavanceerde besturingstechniek. Een groot aantal sensoren bewaakt de huidige bedrijfstoestand, terwijl talrijke actoren voor een betrouwbare besturing zorgen. De signalen worden langs een I/O-systeem geleid. Zo bijvoorbeeld wordt de positie van de aanvullende stabilisatiesteunen van een kraan door inductieve sensoren bewaakt. Staan de steunen op de onderling vereiste afstand, dan gaat via een digitale uitgangsklem van het systeem een controlelampje branden. Andere sensoren controleren of de kantelcompensatie tijdens het transport correct is vergrendeld en voor het gebruik wordt ontgrendeld.

"Wij zochten een I/O-systeem dat voor de zware spooromgeving beproefd en in gebruik moest zijn. In vergelijking met andere fabrikanten heeft WAGO ons kunnen overtuigen met zijn betrouwbare veerklemtechniek en solide CANopen-techniek", aldus Arnfried Wagner, verantwoordelijk voor de besturingstechniek bij Kirow. Kirow maakt gebruik van het WAGO-I/O-SYSTEM 750. De fabrikant uit Minden kon aantonen dat de robuustheid van zijn techniek voldeed aan de bijzondere eisen van de spoorwegbranche volgens EN 50155 (spoorwegnorm) en EN 50121/3/2 (EMC-compatibiliteit). De veerklemtechniek en de elektronica werden aan tril-, schud- en schoktesten onderworpen en de weerbestendigheid, de interferentieweerstand evenals de spanningsvastheid en trillingsbestendigheid werden aangetoond en gecertificeerd.

Bijkomende voordelen van de WAGO-techniek zijn volgens Arnfried Wagner het modulaire concept en de compacte afmetingen. De plaatsbesparende I/O-knooppunten kunnen precies op de plaats worden geïnstalleerd waar sensoren en actoren nodig zijn, zodat complexe bekabeling naar een centrale besturing overbodig wordt. Omdat de afstanden korter zijn, maakt de fabrikant gebruik van leidingen met kleine doorsneden - deze zijn minder gevoelig voor elektromagnetische storingen. Het WAGO-I/O-SYSTEM betekent door zijn grote aantal beschikbare analoge en digitale in- en uitgangen de perfecte aanvulling op de eigen besturingstechniek van Kirow. Daarom moeten in de toekomst ook andere functies, zoals het bewegen van de steunarmen, worden aangestuurd via uitgangskaarten van het WAGO I/O-SYSTEM.

"Wij gebruiken de WAGO-techniek nu al vijf jaar en zijn er erg tevreden mee. Ondanks de extreme bedrijfsomstandigheden zijn er geen storingen. De techniek is flexibel inzetbaar, voldoet aan de diverse eisen en heeft een goede prijs-/kwaliteitsverhouding", haalt de verantwoordelijke voor de besturingstechniek bij Kirow als troeven van WAGO aan. "Aanvankelijk hebben we de problemen met dauw in ruimten met extreme temperatuurschommelingen onderschat. Samen met WAGO hebben we naar een oplossing gezocht en ook snel gevonden: Er werd een speciale beschermende lakcoating op de elektronica aangebracht. Daarna hadden we geen vochtproblemen meer, en ook onze klanten zijn erg tevreden over de betrouwbaarheid van de techniek", zegt Arnfried Wagner.

Bij Kirow wordt veel waarde gehecht aan de gestandaardiseerde interfaces zoals bij de veldbuskoppeling voor CANopen, en ook aan de eenvoudige bediening. Ondanks de extreme bedrijfsomgevingen is de veerklemtechniek in het klemmenbereik en bij de besturingen absoluut betrouwbaar gebleken. "Het uitgebreide temperatuurbereik wordt voor ons steeds belangrijker. Wij krijgen bijvoorbeeld aanbestedingen uit Litouwen en China, waar de techniek ook bij temperaturen van -40 °C foutloos moet blijven functioneren. WAGO kiest hier met het nieuwe systeem 750 XTR het juiste pad", vertelt Arnfried Wagner. Met het nieuwe WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR wordt het temperatuurbereik van -40 °C tot +70 °C vergroot. Dit systeem is bovendien spanningsvast tot 5 kV en trillingsbestendig tot 5 g.

Na de ervaringen met Kirow volstond het niet om louter over een beproefde techniek te beschikken. De naleving van de normen voor de klimatologische omstandigheden, de EMC-bescherming of de veiligheidsvoorschriften moesten door middel van certificaten worden aangetoond. Hier zou WAGO met een eigen gecertificeerd testlaboratorium betrouwbaar alle normen kunnen aantonen.

De klanten bij de fabrikanten van spoorwegtechniek verwachten een product met een levenscyclus van ten minste 20 jaar. Hieraan worden ook de service en de capaciteit om reserveonderdelen te leveren afgemeten. De innovatiecyclus van software en elektronische componenten beantwoordt evenwel niet aan deze vereisten. De verantwoordelijke voor de besturingstechniek bij Kirow heeft wat dit betreft al meermaals slechte ervaringen gehad met leveranciers van elektronica: "Keer op keer werden wij verrast door de stopzetting van belangrijke onderdelen. De productfilosofie van WAGO past hier beter, omdat nieuwe componenten in principe compatibel zijn met oudere versies. Deze continuïteit is voor ons van groot belang."

Tekst: Marco Schrader, WAGO