Gehäusesysteme Elektronik robust verpackt – damit es auf der Schiene läuft

Autor / Redakteur: Katharina Lange / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Ob in Zügen oder an Gleisanlagen: Elektronik im Schienenverkehr ist extremen Belastungen ausgesetzt. Dafür bedarf es Gehäuselösungen, die diese Komponenten schützen. Denn sie müssen allen Witterungseinflüssen und hoher Dynamik standhalten.

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Mobile Warnsysteme sorgen für mehr Sicherheit auf Gleisbaustellen.
Mobile Warnsysteme sorgen für mehr Sicherheit auf Gleisbaustellen.
(Bild: Zöllner Signal GmbH)

Die Bahnfahrt verläuft ruhig, bis der Zug plötzlich abbremst und kurze Zeit später zum Stillstand kommt. Als es schließlich im Schritttempo weitergeht und neben dem Waggon Menschen in Sicherheitswesten auftauchen, wird klar: Hier sind gerade Gleisbauarbeiten im Gang. Nachdem der Zug die Baustelle passiert hat, gibt ein automatisches Warnsystem am Gleisrand mit einem lauten Signalton Entwarnung für die Arbeiter.

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Die Firma Zöllner Signal aus Kiel entwickelt und fertigt diese Warnanlagen, die das Unfallrisiko bei Bauarbeiten an Bahnanlagen auf ein Minimum reduzieren. Das Prinzip ist einfach: Ein herannahendes Schienenfahrzeug wird manuell bzw. über Zugdetektoren oder Stellwerksinformationen erfasst. Dann gibt die Anlage die Information weiter und eine Warnung wird ausgelöst.

Sondergehäuse für mobiles Warnsystem

Eines dieser Geräte ist das mobile Funkwarnsystem MFW. Sämtliche Komponenten stehen auch über große Entfernungen hinweg miteinander in Kontakt. Das System entspricht der Sicherheitsstufe SIL 4. Damit es immer einwandfrei funktioniert, muss die verbaute Elektronik vor Wind und Wetter geschützt sein. Zöllner verwendet dafür ein Polyamid-Gehäuse von Rose Systemtechnik.

Da die Standard-Gehäuse nicht passten, entwickelten die Ingenieure aus Porta Westfalica eine Sonderausführung. Einiges war allerdings zu beachten: „Es war schon eine Herausforderung, bei einem thermoplastisch gefertigten Gehäuse die geforderte Dickwandigkeit und Form zu erzielen“, erinnert sich Axel Brandhorst, Konstrukteur bei Rose. Aber nicht nur das bekamen sie hin: Sie statteten das Gehäuse darüber hinaus mit metallischen Schraubpunkten aus und trugen eine EMV-Schirmbeschichtung auf.

Individuelle Lösungen sind Standard

Auf den ersten Blick fällt die leuchtend gelbe Farbe ins Auge. „Wir können in 300 Farben sowie unterschiedlichen Strukturen und Glanzgraden lackieren“, berichtet Brandhorst. Rose bietet zahlreiche Bearbeitungsoptionen an, die von kundenspezifischen Gravuren über Laserbearbeitungen bis hin zum Anschweißen von Außenlaschen, Gewindebohrungen und dem Rückwärtssenken von Bohrungen reichen. Darüber hinaus gehören die Passivierung der Gehäuse bzw. der Auftrag von Korrosionsschutz sowie das Fräsen, Schleifen und Strahlen zum Service. Und schließlich liefert das Unternehmen sämtliche Gehäuse auf Wunsch auch konfektioniert – also komplett mit der vom Kunden gewünschten Elektronik ausgestattet.

Wir können in 300 Farben sowie unterschiedlichen Strukturen und Glanzgraden lackieren.

Axel Brandhorst, Konstrukteur bei Rose

Bahntechnik stellt hohe Anforderungen an die Gehäuse

Die verwendeten Materialien Aluminium, Polyester oder Edelstahl machen die Industriegehäuse robust. Sie eignen sich damit für zahlreiche Anwendungen an der Bahn-Infrastruktur. Beispielsweise für stationäre Messportale, die verrutschte Ladung oder offene Klappen an Zügen erkennen. Auch Detektionsanlagen zur Erfassung unrund laufender Räder oder Weichen-Diagnosesysteme zählen dazu. Diese Anlagen befinden sich im oder am Gleis und sind neben Witterungseinflüssen auch Vibrationen und Stößen ausgesetzt.

Aluminium- und Edelstahlgehäuse hat Rose speziell für solche rauen Umgebungen entwickelt. Sie schützen vor Korrosion und erfüllen die Anforderungen der Brandschutznorm EN 45545.

Dasselbe gilt für die Bahntechnikgehäuse aus Polyester, bei denen Brandschutz besonders wichtig ist. Denn die im Ernstfall starke Rauchentwicklung ist extrem gesundheitsschädlich. Es gibt sie in 14 Größen. Alle Ausführungen sind UV-beständig und lassen sich flexibel aufbauen.

Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in und an Zügen

Die Polyestergehäuse werden aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt, der bei Tests im akkreditierten Prüflabor hinsichtlich der Rauchgasdichte, der seitlichen Flammenausbreitung und Wärmefreisetzung sehr gute Ergebnisse erzielte. Das ist auch der Grund, warum Zug-Hersteller diese gerne in Triebfahrzeugen und Waggons verbauen. Dort beherbergen die Gehäuse z. B. die Elektronik von Fußbodenheizungen oder anderen elektrischen Verteilersystemen. Sie schützen aber auch die Komponenten von Stromabnehmern vor Wind und Wetter.

Ebenfalls im Innenbereich von Zügen sind die Aluminium-Profilgehäuse der Novotronic-Serie zu finden – u. a. als Teil von Echtzeit-Videoüberwachungsanlagen. Ein Beispiel dafür ist das intelligente elektronische Rückspiegel-System Rail Eye, das die Eyyes Deutschland GmbH aus Freital für Straßenbahnen entwickelt hat. Hochauflösende Außenkameras übertragen ihr Bild verzögerungsfrei direkt in die Fahrerkabine. Die Komponenten werden dabei per Videolink gesteuert und überwacht, der die Fahrzeugsignale (z. B. Türfreigabe, Fahrtrichtung und Geschwindigkeit) verarbeitet.

Dafür bedurfte es eines schock- und vibrationsfesten Gehäuses (EN 61373), das EMV-Schutz bietet (EN 50121-3-2) und zudem die Brandschutzvorschriften erfüllt (EN 45545). Eine weitere Anforderung betraf die Wärmeabführung: Das Gehäuse sollte eine Verlustleistung von 5 W bei einer Umgebungstemperatur von -20 bis 85 °C abgeben können.

Gehäuse-Konstruktion, die schützt

Die Novotronic-Gehäuse passten schließlich: Sie wurden für die Platinenbestückung in Daten-, PC- und MSR-Anwendungen konzipiert und verfügen deshalb über Führungsleisten zur Integration von Leiterkarten. Da die Schraubkanäle außen liegen, bleibt der Innenraum zudem spanfrei, was die Elektronik schützt. Als Abschluss zwischen den beiden Aluminiumgussdeckeln werden die Gehäuse wahlweise mit einer Neopren-Dichtung (Schutzart IP 65) oder einer speziellen EMV-Dichtung (wie beim Rail Eye) ausgestattet. Sie sind zudem in einem Temperaturbereich von -40 bis 90 °C einsetzbar.

Fünf Profilgrößen mit einem Innenmaß von 80 bis 200 mm stehen zur Verfügung, die Länge ist frei wählbar. An der einen Seite haben die Gehäuse über eine Vertiefung für Folientastaturen, während die zweite Seite für den Einbau von Displays vorbereitet ist. Über Stapelböcke und Fußelemente lassen sich auch mehrere Gehäuse miteinander verbinden.

Unterstützung bei Zertifizierungen

Edelstahl-Industriegehäuse werden von Zugherstellern aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Robustheit ebenfalls gerne verbaut. Sie eignen sich für zahlreiche Anwendungen, etwa zum Schutz der Elektronik von Traktions-, Motor- und Bremsensteuerungen. Für besonders gefährdete Bereiche wie Kesselwagen sind explosionsgeschützte Gehäuse die passende Wahl. Schließlich unterstützt das Rose-Team Anwender auf Wunsch auch bei Zertifizierungsverfahren und garantiert eine schnelle Durchführung.

* Katharina Lange, Marketingleitung, Rose Systemtechnik

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