Ölfreier Schraubenkompressor für Hochgeschwindigkeitszüge und U-Bahnen: Warum saubere Luft die Grundlage für sicheres Bremsen ist

Ölgeschmierte Kolben- oder Rotationskompressoren waren in älteren Schienenfahrzeugen Standard, da sie kostengünstig, kompakt und gut erforscht sind. Der Nachteil: Jeder Kubikmeter Druckluft enthält messbare Mengen an Ölnebel – typischerweise 3 bis 10 mg/m³, selbst nach nachgeschalteter Abscheidung. In einer stationären Industrieumgebung ist diese Verunreinigung üblicherweise beherrschbar. In einem Schienenfahrzeug, das mit hoher Geschwindigkeit fährt und Vibrationen ausgesetzt ist, schwankt die Temperatur zwischen -20 °C und +55 °C. Da das Leben der Fahrgäste von der Bremsleistung abhängt, ist diese Toleranz nicht mehr gegeben.

Bremsbelaghersteller spezifizieren Reibflächen für den Kontakt mit trockener, sauberer Druckluft. Selbst gering konzentrierte Ölnebel lagern sich als dünner Film auf der Kontaktfläche zwischen Belag und Scheibe ab und verringern so mit der Zeit den Reibungskoeffizienten. Dieser Verschleiß verläuft schleichend und löst keine sofortigen Warnmeldungen aus – was ihn besonders gefährlich macht. Bei einer Fahrzeugflotte, die 18 Monate lang mit verunreinigter Druckluft betrieben wird, kann sich der Bremsweg um 8 bis 141 km/h verlängern, bevor die Wartungsteams die Ursache finden. Bei 300 km/h ist dieser Unterschied nicht zu vernachlässigen.

Pneumatische Türdichtungen sind anders betroffen. Ölrückstände wirken als Weichmacher auf Gummidichtungsmaterialien und beschleunigen so deren Quellung und Rissbildung. Ventilsitze sammeln klebrige Rückstände an, die zu teilweiser Durchflussbehinderung oder zeitweiligem Festklemmen führen – eine Fehlerart, die unvorhersehbar auftritt und wieder verschwindet, sich einer einfachen Diagnose entzieht und die Ausfallzeit drastisch erhöht. Die Lösung liegt nicht in einer verbesserten Filtration nachgelagerter Komponenten, sondern in der vollständigen Eliminierung von Öl aus dem Kompressionszyklus. Genau das leistet ein ölfreier Schraubenkompressor.

0 mg/m³

Ölgehalt in der Druckluft – ISO 8573-1 Klasse 0

EN 15611

Unsere Einheiten entsprechen dem Standard für Hilfskompressoren von Schienenfahrzeugen.

40%+

Die Betreiber meldeten eine Reduzierung der Wartungsintervalle für pneumatische Systeme.

Das Trockenschraubenprinzip

Zwei präzisionsgeformte, spiralförmige Rotoren – typischerweise aus hochfestem Aluminium oder Edelstahl gefertigt – greifen in einem eng tolerierten Gehäuse ineinander, ohne jemals Metall-auf-Metall-Kontakt herzustellen. Der Abstand zwischen den Rotorflügeln wird durch außerhalb der Kompressionskammer angeordnete Zahnräder konstant gehalten, sodass kein Schmierstoff in den Luftstrom gelangen kann. Während sich die Rotoren drehen, wird Luft an einem Ende angesaugt, in immer kleiner werdenden Kammern zwischen den Rotorprofilen und der Gehäusewand eingeschlossen und am Auslass mit dem gewünschten Druck ausgestoßen. Der gesamte Prozess ist von Anfang an ölfrei und benötigt keine nachgelagerte Trennung zur Erzielung von Reinheit.

Die Rotorflächen von Kompressoren in Bahnqualität sind häufig mit PTFE- oder Xylan-basierten Verbundschichten beschichtet, um die Reibung zu reduzieren, die Lebensdauer unter zyklischer Belastung zu verlängern und die Dimensionsstabilität über einen weiten Temperaturbereich zu gewährleisten. Die Lager sind typischerweise Rillenkugel- oder Schrägkugellager, vorgeschmiert und abgedichtet und befinden sich vollständig außerhalb der Kompressionszone, sodass kein Schmierstoff eindringen kann. Dieses Konstruktionsprinzip – Öl nur dort, wo es hingehört – ermöglicht es diesen Kompressoren, Druckluft der ISO 8573-1 Klasse 0 ohne zusätzliche Filterstufen zu erzeugen.

Die folgenden Parameter stellen den Standardbetriebsbereich für die ölfreien Schraubenkompressoren der Ever Power-Serie für den Schienenverkehr dar. Da sich jedes Schienenprojekt unterscheidet – Fahrzeugtyp, Streckenprofil, Umgebungshöhe, Betriebsintensität – passt unser Entwicklungsteam Rotorgeometrie, Motorauslegung und Steuerungslogik routinemäßig vor der Fertigung an. Die angegebenen Werte dienen als Grundlage für Beschaffungsberechnungen; anwendungsspezifische Datenblätter erhalten Sie auf Anfrage.

⚫ Bremssystem – Der unverzichtbare Schaltkreis

Pneumatische Scheibenbremsen in Fern- und Hochgeschwindigkeitszügen nutzen Druckluft, um Bremssättel zu betätigen, die rotierende Bremsscheiben klemmen. Der Druckunterschied muss präzise, ​​reproduzierbar und sofortig sein. Jeglicher Ölfilm auf den Kolbendichtungen der Bremssättel verändert deren Rückstellvermögen; Verunreinigungen in der Bremsleitung verringern die Ansprechgeschwindigkeit der Ventile. Network Rail, Transport for London und die in Großbritannien tätigen Fahrzeugleasinggesellschaften (ROSCOs) schreiben Druckluft der Klasse 0 für Bremskreisläufe als Grundvoraussetzung vor – die Nichteinhaltung führt zum Ausschluss der Bauartzulassung. Ein ölfreier Schraubenkompressor verhindert Ölverschleppung direkt an der Quelle und vereinfacht so die Einhaltung der Vorschriften im weiteren Verlauf, anstatt von Filterwartungszyklen abhängig zu sein, die im hektischen Betrieb von Depots vernachlässigt werden können. Wenn der Bremsweg sicherheitskritisch ist, gibt es keinen Spielraum für Kompromisse.

⚙ Heben und Senken des Stromabnehmers

Elektrische Triebzüge beziehen ihren Fahrstrom über einen Stromabnehmer, der von einem pneumatischen Aktuator gegen die Oberleitung gepresst wird. Die Anpresskraft muss in einem engen Bereich liegen: Ist sie zu gering, verursacht der Stromabnehmer einen zerstörerischen Lichtbogen; ist sie zu hoch, verschleißt die Oberleitung vorzeitig und es kommt zu Störungen durch Funkfrequenzen (RFI). Der Aktuatorzylinder, der diese Kraft steuert, reagiert empfindlich auf Verschmutzungen der Dichtungen, insbesondere bei Kälte, wenn Ölrückstände eindicken und den Reibungswiderstand der beweglichen Teile verändern. Saubere, trockene und ölfreie Druckluft gewährleistet, dass der Stromabnehmer zuverlässig auf Druckbefehle reagiert, egal ob der Zug im Januar im Hauptbahnhof Glasgow steht oder im Sommer bei einer Hitzewelle die Severn-Mündung überquert.

🚪 Bedienung und Abdichtung der Beifahrertür

Die Schiebetüren moderner Elektrotriebzüge werden pneumatisch betätigt. Diese Antriebe bewegen die Türflügel und pressen die Türdichtung gegen die Karosserie. Die in diesen Systemen verwendeten Gummidichtungen sind für den Kontakt mit sauberer Luft ausgelegt. Ölkontakt beschleunigt den chemischen Angriff auf die Polymermatrix, was zu Quellung, Rissbildung und einem Verlust der Dichtungsfähigkeit führt. In einer stark frequentierten U-Bahn – beispielsweise auf der Elizabeth Line mit 24 Zügen pro Stunde durch das Zentrum Londons – öffnet und schließt sich jede Tür hunderte Male am Tag. Ein ölfreier Luftkompressor reduziert die Häufigkeit des Dichtungswechsels, verkürzt die planmäßigen Wartungsintervalle und beseitigt die lästigen Fehlermeldungen, die durch klemmende Türdichtungen entstehen, die denselben Fehler zweimal hintereinander nicht melden.

🎏 Luftfederungsnivellierung

Sekundäre Luftfederungssysteme in Reisebussen und Pkw nutzen Luftfedern mit variablem Druck, um die Bodenhöhe unabhängig von der Fahrgastzahl konstant zu halten. Dies dient nicht nur dem Komfort, sondern beeinflusst auch direkt die Ausrichtung des Bahnsteigabstands gemäß den Barrierefreiheitsbestimmungen für Personen mit eingeschränkter Mobilität (PRM), die in allen britischen Verkehrsunternehmen gelten. Die Niveauregulierungsventile, die den Luftfederdruck steuern, sind Präzisionsinstrumente mit sehr kleinen Öffnungen. Ölrückstände, selbst in Konzentrationen von Milligramm pro Kubikmeter, können diese Öffnungen allmählich verengen und die Hysteresezone des Ventils verändern. Dies führt zu einer fortschreitenden Veränderung der Fahrzeughöhe, die sich erst nach Wochen sichtbar bemerkbar macht. Ölfreie Druckluft aus einem spezifizierten Schraubenkompressor sorgt dafür, dass diese Ventile während des gesamten Wartungsintervalls präzise innerhalb ihrer ursprünglichen Kalibrierung arbeiten.

Ein britisches Regionalbahnunternehmen, das Intercity-Verbindungen zwischen Leeds, Sheffield und Nottingham betreibt, verzeichnete durchschnittlich 2,1 Türdefekte pro Zug und Woche. Diese ließen sich stets auf verunreinigte Türantriebsdichtungen der bisher verwendeten ölgeschmierten Kompressoren zurückführen. Nach der Umrüstung von 48 Fahrzeugen auf ölfreie Schraubenkompressoren von Ever Power im Rahmen zweier planmäßiger Generalüberholungen konnte das Unternehmen im ersten Betriebsjahr 761 TP5T weniger türbedingte Verspätungen verzeichnen. Die Bremsbelagwechselintervalle verlängerten sich von 90.000 km auf 130.000 km – eine direkte Einsparung, die auf die Beseitigung von Ölverschmutzungen an den Reibflächen zurückzuführen ist. Die für den Antrag auf Konzessionsverlängerung erstellte Lebenszykluskostenrechnung ergab eine prognostizierte Einsparung von 2,4 Millionen Pfund über einen Konzessionszeitraum von sieben Jahren im Vergleich zum Weiterbetrieb der ursprünglichen, ölgeschmierten Einheiten.

Ein deutsches Verkehrsunternehmen, das Druckluftsysteme für eine neue automatisierte U-Bahn-Linie spezifizierte, benötigte Kompressoren, die innerhalb von 180-tägigen Wartungsintervallen völlig autonom arbeiten konnten – ohne Ölnachfüllen, ohne Filterwechsel und ohne Kontaminationsrisiko in den unbemannten Fahrzeugen. Der ölfreie Schraubenkompressor der Rail-Serie von Ever Power wurde nach einem 14-monatigen Evaluierungsprozess ausgewählt, in dem sieben konkurrierende Modelle unter simulierten Betriebsbedingungen geprüft wurden. Die Kompressoren absolvierten insgesamt 22.000 Teststunden in der gesamten Testflotte ohne einen einzigen ölbedingten Wartungsfall. Das technische Team des Verkehrsunternehmens hob die integrierte Zustandsüberwachung – Schwingungsmuster, Austrittstemperatur und volumetrischer Wirkungsgrad – als entscheidenden Faktor hervor. Sie ermöglicht eine vorausschauende Wartungsplanung, die sich nahtlos in das automatisierte Depotmanagementsystem einfügt.

Taiwans Hochgeschwindigkeitsbahnsystem stellt ein ungewöhnlich anspruchsvolles Profil für die Besatzung dar. Kompressor Systeme: tropische Luftfeuchtigkeit in Küstennähe, erhebliche Temperaturunterschiede beim Tunnelbau durch das Zentralgebirge und häufiges Bremsen an den Endstationen. Die technischen Spezifikationen des Bahnbetreibers forderten ölfreie Druckluft, eine Schwingungszertifizierung nach IEC 61373 Kategorie 1 Klasse B sowie eine nachgewiesene mittlere Betriebsdauer von 25.000 Stunden, belegt durch Felddaten und nicht nur durch Berechnungen. Unsere Kompressoren wurden in einer Flotte von 12 Triebzügen installiert und haben mittlerweile über 280.000 Betriebsstunden im regulären Betrieb absolviert. Die Verfügbarkeitsdaten des Bremssystems aus der Flottenmanagementplattform des Betreibers zeigen eine Betriebsdauer des pneumatischen Systems von 99,971 TP5T über den Überwachungszeitraum – ein Wert, den der technische Leiter des Betreibers im Vergleich zur vorherigen Gerätegeneration als „bahnbrechend“ bezeichnete.

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Worin besteht der Unterschied in den Gesamtlebensdauerkosten zwischen einem ölfreien Schraubenkompressor und einem ölgeschmierten Gerät, wenn diese für eine britische U-Bahn-Flotte spezifiziert werden?

Der höhere Anschaffungspreis für ölfreie Technologie – typischerweise 15–251 TP5T gegenüber vergleichbaren ölgeschmierten Kompressoren – amortisiert sich in der Regel innerhalb von 24–36 Monaten nach Inbetriebnahme bei einer typischen Flotte von U-Bahn-Kompressoren in Großbritannien. Die Amortisation erfolgt aus drei Gründen: Wegfall des Austauschs von Ölabscheiderelementen (typischerweise 300–500 GBP pro Einheit und 2.000 Betriebsstunden), verlängerte Wartungsintervalle für pneumatische Dichtungen und Ventile sowie vermiedene Kosten für ungeplante Wartungsarbeiten aufgrund von Verunreinigungen. Bei einer Flotte von über 40 Fahrzeugen, die 20 Stunden täglich im Einsatz sind, übersteigt die kumulierte Einsparung über eine Nutzungsdauer von 15 Jahren die anfängliche Investitionsdifferenz in der Regel um das Vier- bis Sechsfache. Auf Anfrage stellen wir Ihnen gerne eine detaillierte Kostenmodellvorlage zur Verfügung, um Ihre interne Wirtschaftlichkeitsberechnung zu unterstützen.

Welche EN 15611-Konformitätsdokumente sollte ich von einem Lieferanten ölfreier Luftkompressoren anfordern, bevor ich in Großbritannien einen Auftrag für Schienenfahrzeuge vergebe?

Sie sollten mindestens Folgendes anfordern: einen Typprüfbericht eines akkreditierten Prüfinstituts, der die Leistung unter Nennbedingungen und über den gesamten Betriebstemperaturbereich bestätigt; einen Prüfbericht für Vibrationen und Stöße gemäß IEC 61373 Kategorie 1 Klasse B für die Unterflurmontage; eine Konformitätserklärung gemäß EN 15611, unterzeichnet vom Hersteller; ein FMEA-Dokument, das die identifizierten Fehlermodi und deren Auswirkungen auf den Bremskreis beschreibt; sowie Materialzertifikate für alle druckführenden Bauteile, die bestätigen, dass diese frei von Stoffen sind, die gemäß der britischen REACH-Verordnung beschränkt sind. Handelt es sich bei der Beschaffung um Fernverkehrsmaterial, das der Abnahme durch Network Rail unterliegt, fordern Sie zusätzlich ein Schnittstellenkontrolldokument (ICD) an, das alle mechanischen, pneumatischen und elektrischen Schnittstellen zusammenfasst.

Wie lange dauert es im Durchschnitt, bis ein Angebot für einen kundenspezifisch entwickelten, ölfreien Schraubenkompressor für ein Hochgeschwindigkeitsbahnprojekt erstellt und dieser geliefert wird?

Für Standardanpassungen – wie modifizierte Montageschnittstelle, angepasste Spannung oder geänderte FAD innerhalb unseres Kernrotorprogramms – erhalten Sie innerhalb von 5 Werktagen nach Eingang Ihrer Anwendungsparameter einen ersten technischen Vorschlag. Das endgültige Angebot inklusive vollständiger Dokumentation folgt in der Regel innerhalb von 15 Werktagen. Die Lieferzeit vom Bestelleingang bis zur Erstmusterlieferung variiert je nach Auslastung der Rotorbearbeitung und dem Status der Motorenbeschaffung zwischen 14 und 22 Wochen. Serienfertigungseinheiten für Flottenlieferungen sind in der Regel 6–8 Wochen nach Abnahme des ersten Musters verfügbar. Wir empfehlen dringend, den technischen Dialog bereits in der Konzeptphase und nicht erst in der ITT-Phase zu beginnen, da eine frühzeitige Abstimmung der Schnittstellengeometrie kostspielige Nachbesserungen im weiteren Projektverlauf vermeidet.

Kann ein ölfreier Schraubenkompressor in ältere Dieseltriebwagen nachgerüstet werden, die derzeit auf britischen Regionalstrecken mit ölgeschmierten Kompressoren betrieben werden?

Ja, die Nachrüstung ist ein etabliertes Verfahren. Die wichtigsten technischen Aspekte sind der Montageraum – ältere Triebwagen-Fahrgestelle wurden oft für Kolbenkompressoren und nicht für Schraubenkompressoren ausgelegt – und die verfügbare Hilfsenergieversorgung. Unser Nachrüstungsteam führt eine physische Vermessung des Zielfahrzeugs mittels Punktwolken-Scanning durch, sofern der Zugang dies zulässt. Anschließend entwickelt es eine Montagelösung, die ohne strukturelle Änderungen an den vorhandenen Befestigungspunkten funktioniert. In den meisten Fällen kann die Rohrleitungsschnittstelle am Hauptbehälter unverändert beibehalten werden. Der Hilfsenergiebedarf eines ölfreien Schraubenkompressors kann sich vom vorhandenen Kompressor unterscheiden; unsere Ingenieure erstellen daher im Rahmen der Machbarkeitsstudie zur Nachrüstung eine Energiebilanzanalyse. Wir haben bereits Nachrüstungsprogramme für Fahrzeuge der Baureihen 150, 158 und 170, die im regionalen Schienenverkehr Großbritanniens eingesetzt werden, erfolgreich abgeschlossen.

Wo finde ich einen zuverlässigen Lieferanten von ölfreien Schraubenkompressoren mit echter Erfahrung im Bereich Schienenfahrzeuge für ein neues Schienenfahrzeugprogramm in Schottland oder Nordengland?

Ever Power liefert ölfreie Schraubenkompressoren für Schienenfahrzeugprojekte in ganz Großbritannien, darunter Projekte für ScotRail, Northern Trains und Avanti West Coast. Unser britisches technisches Support-Team bietet Unterstützung bei der Inbetriebnahme vor Ort und Schulungen zur Instandhaltung in Depots an Standorten wie Glasgow, Edinburgh, Manchester, Birmingham, Leeds und London. Für Neubauprojekte verfügen wir über Erfahrung in der Zusammenarbeit mit den britischen Lieferkettenstrukturen, die typischerweise von Systemintegratoren wie Alstom, Hitachi Rail, Stadler und CAF genutzt werden, und können bei Bedarf RISQS-konforme Dokumentationspakete bereitstellen. Für erste Anfragen zu Bahnprojekten in Großbritannien wenden Sie sich bitte über den Anfragelink auf dieser Seite an unser Vertriebsteam für Bahntechnik.

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