Automatische Trennvorrichtung für Güterwagen

Abstract

Durch die Verwendung der in die Jahre gekommenen Schraubenkupplung sind die für den Betrieb des Eisenbahn-Güterverkehrs notwendigen Abläufe sehr zeitund arbeitsintensiv. Da eine flächendeckende Einführung von automatischen Kupplungen in Europa bis heute gescheitert ist, setzte sich das von FFG und BMVIT „Mobilität der Zukunft“ geförderte Projekt EntKuRo (Entkupplungsroboter) zum Ziel, geeignete Lösungen für die automatisierte Trennung der Schraubenkupplung (Langmachen und Entkuppeln) zu finden. Die Umsetzung erfolgte in einer Kooperation von Fachhochschule Oberösterreich (FH OÖ, Wels), Austrian Institute of Technology (AIT), Fachhochschule St.Pölten (FH StP), Österreichische Bundesbahnen (ÖBB) und Fa. Ulbrich. Es werden bereits bestehende Lösungen recherchiert und die Gründe analysiert, weswegen bis heute kein praktischer Einsatz erfolgte. Bereits vor über 30 Jahren wurden unterschiedliche Patente entwickelt, mit denen entweder einzelne oder alle notwendigen Abläufe der Trennung der Schraubenkupplung automatisierbar waren. Allerdings scheiterte eine praktische Realisierung mutmaßlich an der Wirtschaftlichkeit der Anlagen, dem Gefahrenpotential für die Arbeitnehmer sowie der Leistungsfähigkeit der zur Zeit der Entwicklung verfügbaren Recheneinheiten und Sensoren. Auf Basis der Analyse bestehender Lösungen, der Analyse der Prozesse und Abläufe am Verschiebebahnhof sowie der geometrischen Gegebenheiten werden in Anlehnung an VDI 2221 und VDI 2225 Konzepte entwickelt, die eine automatische Trennung der Schraubenkupplung ermöglichen. Der Fokus liegt primär auf einer einfachen und robusten Funktionsweise sowie auf einer einfachen Integrierbarkeit in die bestehenden Prozesse. Für den Betrieb der entwickelten Konzepte ist neben einer funktionierenden Mechanik ebenso eine robuste und leistungsfähige Sensorik, mit geeigneten Algorithmen zur Datenauswertung, von entscheidender Bedeutung. So ist zum Beispiel ohne die Erkennung und die Positionsbestimmung der Schraubenkupplung eine automatische Trennung unmöglich. Für die zu ermittelnden Informationen werden verschiedenste Sensoren überprüft und bewertet sowie mit eigens implementierten Algorithmen auf ihre Einsetzbarkeit untersucht. Unter anderem wird die Eignung von Kreuzkorrelation, Lichtschnitt, Radar und neuronalen Netzen geprüft. Die entwickelten Konzepte werden zuerst im Labor auf ihre Tauglichkeit hin untersucht und in weiterer Folge am Verschiebebahnhof Linz unter realen Bedingungen an Güterwagen getestet.

The majority of freight wagons in Europe still use the outdated screw coupling (invented over 150 years ago). Therefore necessary operation processes at the marshalling yards are very time-consuming and labour-intensive. Automatic alternatives to fasten the operation processes exists, but a european-wide usage has failed until today. Hence the project EntKuRo (uncoupling robot), funded by FFG and BMVIT „Mobilität der Zukunft“, has the goal of finding suitable solutions for an automatic separation of the screw coupling (loosening the coupling and uncoupling). The implementation took place in a cooperation of the University of Applied Sciences Upper Austria (FH OÖ, Wels), Austrian Institute of Technology (AIT), University of Applied Sciences St.Pölten (FH StP), Austrian Federal Railways (ÖBB) and the company Ulbrich. Existing solutions are researched and the reasons why no practical application has taken place are analysed. Already more than 30 years ago different patents were developed, which could automate single parts of the separation or the whole separation process. However, a practical realisation presumably failed due to the economic efficiency of the systems, the hazard potential for the employees as well as the performance of the computing units and sensors available at the time of development. Based on the analysis of existing solutions, the analysis of the processes as well as the geometric conditions, concepts which enables an automatic separation of the screw coupling are developed on the basis of VDI 2221 and VDI 2225. The focus is primarily on a simple and robust functionality as well as on an easy integration into the existing processes. For the operation of the developed concepts a functional mechanic as well as a robust and powerfull sensor system with suitable algorithms for data evaluation is of decisive importance. For example, automatic separation is impossible without a detection and a localisation of the screw coupling. Various sensors are checked and evaluated for the information to be determined and their applicability is examined with specially implemented algorithms. Among other things, the suitability of cross-correlation, light section, radar and neural networks is checked. The developed concepts are first examined in the laboratory for their applicability and then tested on freight wagons at the marshalling yard in Linz under real conditions.