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gesponsertAutomatische Wagen-Kupplung für Schweizer SBB CADFEM und Ansys am Zug

Gesponsert von

CADFEM Germany GmbH

Ingenieure der Schweizerischen Bundesbahnen AG (SBB) haben eine leicht integrierbare und sichere Nachrüst-Lösung für die automatisierte Wagen-Kupplung im Güterverkehr entwickelt. Simulationssoftware von Ansys und CADFEM zur Umsetzung der FKM-Richtlinie war dafür ein Schlüssel.

Die Simulation mit Ansys bestätigt den insgesamt geringen Auslastungsgrad der Gussteil-Variante des Distanzstückes.
Die Simulation mit Ansys bestätigt den insgesamt geringen Auslastungsgrad der Gussteil-Variante des Distanzstückes.
(Bild: SBB AG)

Eine Herausforderung der automatischen Kupplungen lag darin, dass weder die Lokomotiven noch die Flachwagen für die daraus resultierende erhöhte Belastung ausgelegt waren. Erfolgreich umgesetzt haben Roger Bertolaso, Leiter Mechanik Engineering im Bereich Operating Maintenance bei SBB in Bellinzona, und sein Team diese nicht alltägliche Entwicklungsaufgabe im Verbund mit den Tessiner Konstruktions- und Berechnungsspezialisten von SAECON sowie Simulationssoftware von Ansys und CADFEM.

FKM-Richtlinie ist Basis für Nennspannungskonzept

Man analysierte den Fall, bei dem die Kompressionslast nicht seitlich über die Puffer, sondern zentral in den Rahmen wirkt, auf Grundlage der allgemeinen FKM-Richtlinie zur Strukturprüfung von mechanischen Bauteilen. Dies erfolgte in Ansys, wobei insbesondere das Engineering-Werkzeug von CADFEM, FKM inside Ansys, wertvolle Ergebnisse lieferte: Mit ihm können Auslastungsgrad von Material und Schweißnähten schnell und exakt bestimmt werden. Bei der ersten Variante mit Druckanschlag wirkten allerdings noch viel zu große Kräfte auf die angeschweißte Stahlkonstruktion.

(Bild: SBB AG)

Simulationsgestützte Optimierung

Bei einer alternativen Variante wurden die Belastungsgrenzen ebenfalls weit überschritten – zunächst. „Die Distanzstück-Variante war für uns eindeutig das bessere Konzept. Deshalb haben wir den Entwurf gemeinsam mit SAECON simulationsgestützt Schritt für Schritt optimiert“, erläutert Roger Bertolaso. Hauptsächlich ging es um eine verbesserte Einleitung der Kräfte in das Untergestell des Wagens, so dass schlussendlich eine leicht einsetzbare Lösung mit einem Gussteil als Distanzstück für die automatischen Kupplungen entstanden ist.

Die automatische Kupplung im Test und dann im normalen Betrieb
Die automatische Kupplung im Test und dann im normalen Betrieb
(Bild: SBB AG)

Die neue automatische Kupplung wurde in über 50 Flachwagen und 12 Lokomotiven eingebaut und getestet. Mit Erfolg: Die Ergebnisse waren so überzeugend, dass eine flächendeckende Umrüstung gestartet und die Automatisierung der Zug-Kompositionen realisiert wurde. Roger Bertolaso und sein Team haben dazu einen erheblichen Beitrag geleistet: „Mit Simulation steht uns ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem wir tief in die Strukturen der Wagenkonstruktionen schauen können.“

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In der CADFEM Ansys Simulation Conference 2022 „Mechanische Systeme in Perfektion“ erfahren Sie, wie Sie in jeder Phase der Entwicklung schnell und mit der notwendigen Genauigkeiten Ihre Systeme analysieren und perfektionieren: Donnerstag, 17.11.2022, 13:00 Uhr.

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