SIL 4-wielschuifbeveiligingssysteem: mythe of realiteit?

Afbeelding

In het spoorvervoer beheersen wielschuifbeveiligingssystemen (WSP) het delicate probleem van de hechting tussen wielen en rails. In droge situaties is de hechting tussen het stalen wiel en de stalen rail van nature al laag. Deze beschikbare adhesie vertegenwoordigt de fysieke limiet van de remprestaties van de trein. Externe factoren zoals regen, ijs, afgevallen bladeren, vervuiling of verontreiniging met olie of vet kunnen de beschikbare hechting verder verminderen. Om deze reden ontwikkelen leveranciers van spoorremmen al vele jaren wielschuifbeveiligingssystemen. Deze systemen controleren de rotatiesnelheid van de vier assen van het voertuig in realtime en berekenen de gemiddelde voertuigsnelheid en de variatie in de rotatiesnelheid van de as. Telkens wanneer het systeem een glijdende as detecteert, past de wielschuifbeveiliging de druk in de corresponderende remcilinder (s) aan om ervoor te zorgen dat de as niet blokkeert, waardoor het risico op een plat wiel, een potentieel veiligheidsprobleem tijdens het treingebruik, wordt vermeden. Het systeem zorgt ervoor dat elke as de beschikbare grip gebruikt om remkracht te genereren.

In het bovenstaande scenario bestaat het risico dat een of meer assen in de status van de rem losgelaten blijven als er storingen zijn in de wielschuifbeveiliging of als de grip erg laag is. Het is duidelijk dat het niet veilig is om de rem los te laten. Daarom zijn alle wielschuifbeveiligingssystemen voorzien van een onafhankelijke watchdog-functie (WD) die opnieuw de volledige remkracht uitoefent als de remontgrendeling die wordt aangestuurd door de wielschuifbeveiliging langer duurt dan een ingestelde tijd (vaak 10 seconden). Uiteindelijk betekent dit dat de voorkeur wordt gegeven aan het intrappen van de rem en het risico van volledige asverschuiving in plaats van helemaal niet te remmen.

Deze waakhondfunctie is essentieel voor het waarborgen van de veiligheid in traditionele wielschuifbeveiligingssystemen. De waakhond is een onafhankelijk hardwareapparaat dat de WSP-functie gedeactiveerd laat zodra deze is geactiveerd.

In werkelijkheid voorkwam de eerste generatie WSP-systemen het verschuiven van de as door de remkracht volledig te verminderen wanneer er een schuif werd gedetecteerd. Het nadeel van dit type systeem was een dramatische toename van de remafstand bij verminderde hechting.

De tweede generatie WSP-systemen (geïntroduceerd in de jaren 90) is in staat om de schuif van elke as volledig te beheersen, waardoor de beschikbare hechting optimaal kan worden benut. Hierdoor wordt de remafstand bij verminderde hechting aanzienlijk verminderd, wat bijdraagt aan een hogere veiligheid bij het gebruik van de trein.

Toch zouden sommige operators graag een hoger veiligheidsniveau zien voor het wielschuifbeveiligingssysteem, vooral bij gebruik in de noodrem.

Toen we onze Metroflexx- en Regioflexx-familie met geïntegreerde rembediening ontwikkelden, gebruikten we een dubbele elektronische architectuur. Eén eenheid van Safety Integrity Level 2 (SIL 2) voert de gebruikelijke functie van de Brake Control Unit (BCU) uit, en één SIL 4-eenheid — met SIL 4-hardware en -software — voert bewakings- en redundantiefuncties uit. Deze specifieke elektronische architectuur heeft nieuwe mogelijkheden gecreëerd om de veiligheid van het wielschuifbeveiligingssysteem te versterken:

• Een SIL 4-bewakingsfunctie die continu de slipbescherming van het wiel controleert door het gedrag van elke as te controleren (snelheid, vertraging, enz.) en de remkracht beheert om een optimale vertraging met beschikbare grip in realtime te verkrijgen.
• Een volledig SIL 4-gecertificeerde watchdog-functie. De traditionele watchdog-functie blijft actief, maar WSP-monitoring voorkomt dat deze wordt geactiveerd door snelle, zeer nauwkeurige bediening. WSP-monitoring vermindert daarom aanzienlijk het risico van asblokkering of lekke wielen bij zeer lage grip, wat de veiligheid en beschikbaarheid van de trein ten goede komt.
• Er is een geïntegreerde SIL4-functie voor wielrotatiebewaking (WRM) beschikbaar voor zeer snelle toepassingen, die een enorme systeemvereenvoudiging mogelijk maakt voor zowel de autobouwer (initiële kosten) als de bestuurder (onderhoudskosten).

De marktreactie op de verbeterde veiligheid en prestaties van wielschuifbeveiligingssystemen was zo positief dat we besloten hebben om dezelfde technologie aan te bieden op traditionele remsystemen, waarbij gebruik wordt gemaakt van afzonderlijke BCU's en pneumatiek. We hebben het SIL 4 Wise ™ -bord ontwikkeld om te worden geïntegreerd in onze traditionele Gemini II-remregeleenheid (BCU). Wise ™ is een volledig onafhankelijke, speciale SIL 4-hardware- en softwareoplossing die gebruik maakt van een eigen stroomvoorziening.

Als uw trein is uitgerust met Wise ™, kan deze dankzij de SIL 4-watchdog-functie tijdens een noodremming zonder zorgen over de veiligheid van de wielen worden beschermd. De SIL 4-wielslipbeschermingsfunctie kan uw trein veel veerkrachtiger maken bij omstandigheden met zeer weinig grip. Bovendien kunnen de onderhoudskosten aanzienlijk worden verlaagd dankzij een beter energiebeheer bij de energie van het contactpunt tussen wiel en spoor.

Dus terug naar de eerste vraag over de SIL 4-wielschuifbeveiliging: mythe of realiteit? Voor de meeste marktspelers zal het voorlopig zeker een mythe blijven. Maar voor Wabtec en onze Wise ™ -elektronica is dit al een realiteit, met bewezen ontwerp en voordelen.

Bent u op zoek naar meer informatie over SIL 4-wielschuifbeveiligingssystemen en Wise ™ -elektronica? Neem contact met ons op via: brakesandcouplers [at] wabtec [dot] com