Reisekomfort in japanischen Hochgeschwindigkeitszügen massiv gesteigert durch elektromechanische Aktuatoren von Moog

EAST AURORA, N.Y., August 2021 – Hochgeschwindigkeitszüge nutzen ein System, um auf Fahrzeugneigung oder ein „Fahrzeugpendeln“ Einfluss zu nehmen sowie um Vibrationen zu dämpfen. Ohne dieses würde jeder Fahrgast beim Durchfahren von Kurven durch die Zentripetalkraft in den Sitz gedrückt, was als unangenehm und wenig komfortabel empfunden wird. Gleiches gilt für Vibrationen im Waggon.

Bislang verwenden verschiedene japanische Bahnbetreiber in ihren Zügen lediglich eine halbaktive Pendelregelung, die sich auf einen variablen Öldämpfer stützt.

Als die East Japan Railway Company beschloss, die Höchstgeschwindigkeit ihrer Shinkansen-Züge auf 360 km/h zu erhöhen, funktionierte die Grundabstimmung des Systems nicht mehr: die Ingenieure mussten mehr Kraft über ein breiteres Frequenzband aufbringen, um Vibrationen und Pendelbewegungen für die Passagiere wieder zu reduzieren.

Das war mit bisheriger Technologie nicht mehr zu leisten, vor allem wenn es darum geht, den Komfort und die Stabilität der Hochgeschwindigkeitszüge zusätzlich kontinuierlich zu verbessern.

Bis zu 50% weniger Pendelbewegungen

Bei dieser Aufgabe unterstützt Moog die East Japan Railway Company, indem sie elektromechanische Aktuatoren, Planetenrollengewindetriebe und Antriebssysteme für das aktive Neigungsregelungssystem der E5- und E6-Zugserien bereitstellt. Das vollelektrische System reduziert die Pendelbewegungen um bis zu 50 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen pneumatischen und hydraulischen Lösungen.

Dabei ist ein „Electro Mechanical Actuator“ (EMA) von Moog reaktionsschneller und stellt höhere Kräfte bereit. Parallel war die Kompaktheit des Gehäuses für das Steuerungssystem ein ausschlaggebender Faktor, dass sich das Betreiberunternehmen zur erneuten Zusammenarbeit mit Moog entschieden hat.

Darüber hinaus benötigen elektromechanische Systeme wesentlich weniger Komponenten. Der Ersatz alter oleopneumatischer Pendelregelungen resultiert so in höherer Zuverlässigkeit und drastisch reduziertem Wartungsaufwand.

Funktion im Detail

Sobald ein Beschleunigungsmesser ein seitliches Pendeln/Neigen eines Zugwagens erkennt, sei es aufgrund der Schienen, des Luftstroms oder anderer Faktoren, wird in den aktuellen Systemen umgehend die notwendige Kraft berechnet, um der Bewegung entgegenzuwirken. Diese Information wird unmittelbar von der Steuerung an den Moog-Motor in den EMA gesendet, der das schnell und präzise umsetzt. Jeder Radsatz im Zug (d. h. das Drehgestell oder Chassis mit zwei Achsen, vier Rädern) hat einen EMA und einen passiven Dämpfer, um seitliche Pendelbewegungen oder Vibration zu dämpfen.

Das Herzstück jeder EMA-Einheit ist ein Moog-Rollengewindetrieb. Diese Spindeln bieten dank der Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den Rollen und der Leitspindel eine außergewöhnliche mechanische Steifigkeit und Bewegungspräzision. Dadurch kann der Aktuator höhere Lasten tragen als herkömmliche Linearaktuatoren, die größer sind und oft Überhitzungsprobleme aufweisen.

„Moog ist stolz darauf, technologieneutral zu sein, da wir über ein tiefes Know-how über sämtliche Stärken und Schwächen verschiedener Bewegungstechnologien verfügen“, sagt Enrico Bagnasco, Product Content Developer bei Moog. „Dies ist absolut entscheidend bei der Auswahl eines Partners, der ein Unternehmen beim Wechsel von einer Technologie zur anderen unterstützt. Unsere langjährige Beziehung zu Japan Railway East und der anhaltende Erfolg der Moog-Produkte an Bord ihrer Züge beweisen dies zweifelsfrei.“

Legende:

Bild 1: Prinzipskizze Neigungsregelungssystem – © Moog GmbH
Bild 2: Moog Schnittmodell Rollengewindespindel als Herzstück des EMA © Moog GmbH

Beitragsbild: Mt Fuji Train ©AdobeStock_272779724 (chanchai)

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