Servopneumatik für einen Tunnelreinigungszug

Ein neuer Tunnelreinigungszug des Unternehmens Schörling Kommunal reinigt jetzt so schnell und präzise wie noch nie. Die eingesetzten tentakelartigen Saugmünder und -füße bewegt modernste Servopneumatik von Festo.

Schnell, sicher, sauber – das Reinigungsaggregat mit seinen beweglichen Saugmündern und -füßen verfügt pro Zughälfte über drei Ventilatoren mit einer Saugleistung von 6 m³/s. Bild: Festo

Weitverzweigte Metro- und U-Bahn-Netze sind lebenswichtiger Bestandteil weltweiter Großstädte. Die Metros von Peking, Shanghai, London und New York City befahren Strecken von 400 und mehr Kilometern Länge. In ihren Tunnelröhren bewegen sie tagtäglich Millionen von Menschen. U-Bahnen sind schnell, sauber und sicherer als der Straßenverkehr.

Damit dies so bleibt, müssen die Tunnel in regelmäßigen Abständen von Feinstaub sowie Grobschmutz wie Plastikflaschen und Papier befreit werden. Die perfekte Aufgabe für den neuen Tunnelreinigungszug von Schörling Kommunal aus Hannover. Ausgestattet mit modernster servopneumatischer Antriebstechnik von Festo, reinigt das neue Saugaggregat U-Bahn-Tunnel schneller und sicherer, als dies bisher möglich war.

Fünf saubere Kilometer pro Stunde

Erhöhte Lebensdauer – die Wartungsgerätekombination MSB6 sorgt dauerhaft für reibungslos arbeitende Pneumatik. Bild: Festo

Zwar verschmutzen U-Bahn-Tunnel um ein Vielfaches langsamer als Straßen, doch auch in ihnen hinterlässt die Zeit ihre Spuren. Besonders der sich über Jahre absetzende Feinstaub bringt gesundheitliche Nachteile für Passagiere und Metro-Mitarbeiter mit sich und erhöht auf Dauer den Maschinenverschleiß. In vielen U-Bahnen werden heute noch Reinigungsarbeiten manuell durchgeführt. Das ist zeit-, arbeits- und damit kostenintensiv.

Der neue Tunnelreinigungszug von Schörling setzt in Sachen schneller Sauberkeit neue Maßstäbe. Mit seiner innovativen Trockenreinigungstechnologie befreit er bis zu fünf Kilometer Tunnellänge in der Stunde von Feinstaub und grobem Schmutz. Ohne Reinigungsvorgang ist er bis zu 70 km/h schnell.

Dreck unter Druck gesetzt

Der neue Tunnelreinigungszug ist stattliche 85 Tonnen schwer und knapp 40 Meter lang. Das Reinigungsaggregat liegt in der Mitte zwischen zwei Lokomotiven, von denen jede am Zugende über ein identisches Führerhaus verfügt. So kann der Tunnelreinigungszug, ohne wenden zu müssen, in die für die jeweiligen Reinigungsarbeiten gewünschte Richtung fahren. Unmittelbar hinter den Führerständen sitzen die Aggregate für den hydraulischen Antrieb, der auch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten fein geregelt werden kann. Über ihnen befinden sich die voluminösen Filtersysteme für groben und feinen Schmutz.

Auf Grobschmutzcontainer folgen Feinstaubfiltersysteme, die ab einem vordefinierten Verschmutzungsgrad ausgeblasen werden. Der Schmutz fällt nach unten in Auffangbehälter, die Mitarbeiter daraufhin entleeren. Dank ihrer modernen Reinigungstechnologie sollen die Filterelemente mindestens fünf Jahre in Gebrauch bleiben. Pro Zughälfte kommen drei Ventilatoren mit einer Saugleistung von sechs Kubikmeter pro Sekunde zum Einsatz. Sie erzeugen die Druckluft, mit deren Hilfe die Hochdruckdüsen der Saugmünder den Schmutz von den Tunnelwänden blasen, und das Vakuum, das den aufgewirbelten Staub sofort einsaugt und den Filtersystemen zuführt.

Das Profil genau im Blick

Insgesamt 16 Normzylinder DNCI-63 mit integriertem Wegmesssystem positionieren die Saugmünder und -füße schnell und genau.

Mit einem Abstand zwischen 100 und 300 Millimetern folgen die Saugmünder und -füße dynamisch den Tunnelwänden und dem Gleisbett. Hierfür tasten zwei Laser-Scanner an den Zugenden das Tunnelprofil permanent ab. Die Informationen über die Topografie der nächsten 20-Meter-Strecke wertet die Anlagensteuerung in Sekundenbruchteilen aus und leitet die Steuerimpulse an die einzelnen Saugmünder weiter.

Auf diese Weise bleiben die beweglichen Reinigungsaggregate immer nahe genug an den Tunnelwänden, um effektiv den Schmutz entfernen zu können. Erkennen die Laser-Scanner Hindernisse wie beispielsweise Schilder oder elektronische Schaltkästen, so fährt der Tunnelreinigungszug einfach die betreffenden Saugarme zum richtigen Zeitpunkt ein. Bedient werden kann der Reinigungskoloss von nur zwei Personen – einem Lokführer und dem Anlagenführer. Per Videokameras und anhand von acht Monitoren pro Führerhaus behalten sie die wichtigsten Bereiche ihres Arbeits­geräts immer im Auge. Je nach Anwendungs- und Einsatzart finden aber auch bis zu sieben Personen in einem der beiden Führerhäuser Platz.

Servopneumatik schafft mehr Sicherheit

Um die schnelle und sichere Bewegung der Saugmünder und -füße kümmert sich moderne Servopneumatik von Festo. Setzte Schörling in der Vergangenheit noch auf hydraulische Lösungen, so entschied man sich im neuesten Modell des Tunnelreinigungszuges zum ersten Mal für die Pneumatik. „Servopneumatik ist einfach sauberer und sicherer“, erklärt Projekt-Manager Daniel Eberhardt, „es treten keine Verschmutzungen durch mögliche hydraulische Leckagen auf.“

Die Bandbreite der eingesetzten Festo Komponenten reicht von der Luftaufbereitung mittels zweier Wartungsgerätekombinationen MSB6 bis hin zu 16 Normzylindern DNCI-63 mit integriertem Wegmesssystem, einschließlich 16 Positioniercontrollern CPX-CMAX, die dafür sorgen, dass die vorgegebenen Positionen der Saugmünder und -füße schnell und flexibel angefahren werden. Selbst hohe Massen werden so dynamisch und genau beschleunigt beziehungsweise abgebremst. 16 Proportionalventile vom Typ VPWP steuern dabei die Zu- und Abluft in den Zylindern. Als Automatisierungsplattform dient das CPX-System, einmal als elektrisches Terminal, bestückt mit den CMAX Controllern, und einmal als Ventilterminal, bestückt mit VTSA-Ventilen, für zusätzliche Schaltfunktionen in der Anlage.

Große Wirkung auf kleinem Raum: Die Ventilinsel VTSA spart dank ihrer kompakten Bauweise Platz.

Die Laser-Scanner an beiden Enden des Tunnelreinigungszuges werden jeweils von einem kolbenstangenlosen Zylinder DGCI-40 mit integriertem Wegmesssystem und einem Proportionalventil VPWP-8 bewegt. Das schnelle und präzise Zusammenspiel von Zylinder und Ventil ermöglicht die Positionierung der Scanner, damit diese der Anlagensteuerung immer die genauen Daten des zu erwartenden Tunnelprofils liefern können.

Weniger Raum, sicherer Betrieb

Neben der Umstellung von Hydraulik auf Pneumatik entschied man sich bei Schörling auch erstmalig für den Einsatz der einfach zu installierenden und platz­sparenden VABP Doppelanschlussplatte. Sie ersetzt die bisher notwendigen Einzelkomponenten-Lösungen für verschiedene Nothaltfunktionen von servopneumatischen Achsen. „Einfach zwischen Antrieb und Arbeitsventil installiert, lassen sich mit der VABP verschiedene Abschaltfunktionen mit einer Anschlussplatte realisieren: Anhalten, Entlüften, Reversieren links oder rechts mit reduzierter Geschwindigkeit und Druckausgleich“, erklärt Daniel Eberhardt das Sicherheitsplus der VABP.

Dank der Doppelanschlussplatte und der Verwendung bewährter Schaltventile aus der ISO-Baureihe VSVA ist die Bewertung nach Maschinensicherheitsrichtlinie EN ISO 13849-1 durch den Kunden, um den erreichbaren Performance-Level zu bestimmen, deutlich einfacher geworden, vergleicht man dies mit Lösungen, die ausschließlich aus Einzelkomponenten zusammengebaut werden müssen.

Zusammenarbeit von Anfang an

Das neueste Modell des Tunnelreinigungszugs von Schörling mit der Servopneumatiklösung von Festo ist bereits in der U-Bahn von Peking im Einsatz. Mit knapp 460 Kilometern Streckennetz gilt sie als die größte der Welt. Die Projektierung war das, was Projekt-Manager Daniel Eberhardt als „sportlich“ bezeichnet. Denn von den ersten Gesprächen mit den U-Bahn-Betreibern aus China bis zur Fertigstellung des Tunnelreinigungszugs vergingen gerade einmal sieben Monate.

„Dabei war es für uns enorm wichtig, dass wir uns auf einen Partner wie Festo zu 100 Prozent verlassen konnten“, sagt Daniel Eberhardt. Denn mit der Umstellung von Hydraulik auf Servopneumatik ging man neue Wege und musste auf die innovative Gesamtlösung und das Know-how von Festo „blind“ vertrauen.

Nachdem sich beide Unternehmen erst wenige Monate zuvor auf der Hannover Messe 2012 kennengelernt hatten, wurde für die Servopneumatik zuerst ein Prototyp entwickelt und darauf aufbauend das Serienprodukt gefertigt. Servicetechniker von Festo lieferten das gesamte servopneumatische System zur Bewegung und Steuerung der Saugmünder und nahmen es in Betrieb.

Neben der schnellen Lieferung der technologischen Hardware ist für Schörling auch der weltweite Service von Festo eine wichtiges Kauf- und Kundenargument. Im Fall von Wartungs- und Servicearbeiten greift man in kürzester Zeit auf das weltweit verfügbare Festo Know-how zu. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich Mensch und Maschine in den Tunneln weltweiter U-Bahn-Netze in einem sauberen Umfeld bewegen. jl

Autor: Christopher Haug, Festo