Fékkopás-érzékelő megoldást fejleszt a Knorr-Bremse Budapest

A Knorr-Bremse Vasúti Jármű Rendszerek Hungária Kft. folyamatosan fejleszti meglévő termékeit, igazodva a változó vevői igényekhez. Most az autóiparban már ismert fékkopásjelző rendszer vasútra történő átültetésében értek el mérföldkövet, és lehetőség adódott Japán piacon való tesztelésre. A fékkopásjelző műszaki megoldásáról és a tervekről dr. Katona Géza fejlesztőmérnökkel beszélgettünk, aki az egység szenzoros részéért felel a projektben.

Több évtizede már, hogy az autóknál használnak fékkopás-érzékelőket, a vasúton mégis csupán most tud majd meghonosodni ez a funkció. Mi ennek az oka?

Nagyon nehéz lett volna egy az egyben implementálni a közúti verziót a vasútra. Az okok közül az egyik az volt, hogy a közúton a fékbetétekkel általában tárcsákat fékeznek, vasúton viszont többek között hagyományosan alacsonyabb sebességnél magán a kerék futófelületén fékezünk az újabb nagyobb sebességű tárcsás megoldások mellett. Továbbá a betét anyagok fémes betétektől az organikus (műanyag) megoldásokig széles skálán mozognak. A közutas megoldások közül a betétbe integrált megoldás átvétele a standard megoldásoktól való eltérést jelentené, ami miatt olyan kötöttség alakult volna ki, amelyet a megrendelők nem szeretnének. Az első mechanikus kijelzők évtizedekkel ezelőtt készültek, de nem terjedtek el. 2018-ban merült fel az ötlet először, és már akkor elvetésre került – a közúton oly elterjedt – betétbe integrált megoldás átvétele. Ezután az adott fékbetét és a tárcsa közötti távolságot biztosító mechanizmus (kopásutánállító) mérésén alapuló megoldást sem tudtuk egy az egyben átvenni, hanem ez alapján egy saját megoldás kifejlesztése mellett döntün .

Az alacsonyabb sebességgel közlekedő járműveken jellemzően tuskós fékegységet használunk (a kerék futófelületére fékez): itt ugyanúgy kell számítanunk arra, hogy idővel a fékbetét és a kerék is kopik, ami megnöveli a távolságot a két alkatrész között. Ennek kompenzálására kopásutánállító mechanizmust alkalmazunk, amely fix tartományon belül tudja tartani a távolságot. Erre azért van nagy szükség, mert nagyobb sebesség és kopott betét esetén akár jelentősebb távolságot is megtehetne a szerelvény, amíg a fékbetét a fékezendő felülethez nem ér, azaz különböző üzemállapotokban is azonos reakcióidőket és fékteljesítményt tud biztosítani.

Az utánállítónk egy mechanikus modul, amelynek van egy maximális kapacitása. Ehhez építettünk be egy mágneses, úgynevezett Hall-szenzort, amely a fékegység házához képest a féktuskót felfüggesztő függvas elfordulását a mágneses tér változásának segítségével méri. Ez alapján kiszámolható, hogy a kopás nyomán az utánállítási kapacitás hány százaléka van már kihasználva, tehát mennyire kopott el a fékbetét. Fontos azonban megemlíteni, hogy jelen esetben a kerék és a betét is kopik, a számítások során ezt is figyelembe kellett venni.

Hol tartanak most a fejlesztésben?

A termék műszaki alapjainak kidolgozása, a kockázatelemzések, az előzetes validáció után elkészültek az első tesztpéldányok, ezekkel belsős funkcióteszteket hajtottunk végre. A szenzorral a MÁV egyik szerelvényén már zajlanak a tesztek, ezek keretében azt vizsgáljuk, hogy az eredendően nem vasútra fejlesztett szenzor hogyan viselkedik valós vasúti környezetben.

A rendszerünk a piaci bevezetésre alkalmas fázisba került, jóváhagyott szabadalommal rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy az általunk elkészített dokumentációt a szabadalmi hivatal már ellenőrizte, újszerűnek, technikailag megvalósíthatónak és a jelenlegi technológiák kombinálásával létre nem hozhatónak minősítette, illetve a versenytársaink sem jelezték, hogy az ő megoldásukat érintené a mi rendszerünk.

A piaci bevezetés része, hogy a prototípus után a vevők jelzik az érdeklődésüket, és éles körülmények közötti, terepen végzett, úgynevezett „üzemi tesztet” kérnek, majd ennek tapasztalatait is felhasználva indulhat el a szériagyártás, amelynek részleteit a megrendelt darabszám is befolyásolja.

Különösen figyelemreméltó, hogy a zárt és magas minőségi elvárásokkal rendelkező Japán piacról érkezett érdeklődés, hogy üzemi teszt keretében is ki akarják próbálni kopásérzékelőnket a tuskós fékegységünkkel egy elővárosi forgalomban közlekedő szerelvényen – ez bíztató jel, de a folyamat évekig tart majd.

Ez a lépés is arrafelé mutat, hogy a vasutat is egyre nagyobb arányban digitalizálják, növelve a versenyképességét. Implementálhatók az új, digitális rendszerek a már meglévők mellé?

Igen, ezek a jelek, amelyeket a szenzorjaink biztosítanak, implementálhatók az egyre nagyobb részben digitalizált vonatvezérlő rendszerekbe. Ennek egyik feltétele, hogy a jeleket a vonat teljes hosszán el tudjuk vezetni. Az elektromos rendszerekkel nagymértékben ellátott személykocsikon ez megoldott a teherszállításban pedig a már tesztelés alatt álló hamarosan debütáló digitális automata ütköző- és vonókészüléknek (DAC) fontos szerepe lesz, hiszen annak csatolóin keresztül juthat majd el a jel a vezetőállásba.

Japánon kívül honnan számítanak még érdeklődésre?

Több európai járműgyártó is jelezte már, hogy érdeklődik a technológia iránt, és informális jelzések alapján lenne rá igény az előbb említett vasúti teherszállításban is, nem csak a személyszállításban.

Ha ez az új funkció beválik, akkor a régebbi járműveken is megjelenhet majd a megoldás?

Logikai akadálya nincs, hiszen kopásállítót mindegyik fékegységen használunk, így a megfelelő egységhez alakítás megoldható és átépítési programban felszerelhető.

Knorr-Bremse