In der Hitze flimmernde Sommerwiesen, hinter Regenschleiern verborgene Herbstwälder und schneebedeckte Wintertäler: Was Reisende zu jeder Jahreszeit begeistert, hat außerhalb des Zugabteils ein ganz anderes Gesicht. Extreme Temperaturunterschiede, Schnee, Regen und Vibrationen stellen extreme Anforderungen an das Material. Eine Schnittstelle zwischen Außen- und Innenwelt bilden Steckverbinder. Sie übertragen die Energie und die Signale, die Sicherheit und Komfort in den Abteilen gewährleisten. Mechanische Belastungen und in das Verbundsystem eindringendes Kondenswasser sind nur zwei Gegenspieler, die schon so manche Verbindung in die Knie gezwungen haben.

Bild 1: Robuste Schale, sensibler Kern – der Mehrfachsteckverbinder ist für Betriebstemperaturen von -35 bis +40 °C ausgelegt.

Bild 1: Robuste Schale, sensibler Kern – der Mehrfachsteckverbinder ist für Betriebstemperaturen von -35 bis +40 °C ausgelegt.Multi-Contact

Auch das Schweizerische Bahnverkehrsunternehmen „Rhätische Bahn AG“ suchte nach einer technisch überzeugenden Lösung. Das Ergebnis einer Zusammenarbeit mit Multi-Contact ist ein mehrpoliger Steckverbinder (Bild 1), der seinen Siegeszug inzwischen auch in andere Bereiche begonnen hat. Der neue Steckverbinder eignet sich besonders für den Einsatz in der Bergbauindustrie und in der Container- und Hafenlogistik. Seine Eigenschaften zeichnen ihn auch für Kipper, Bahnen, Mahlwerke oder Sortier- und Waschanlagen aus. „Unser Ziel war ein System, das extrem robust und doch einfach zu handhaben ist“, verdeutlicht Michel Schmitt, Business Development Manager Railway Markets bei Multi-Contact, die Haupteigenschaften des neuen Steckverbinders.

Beste Kontakte

Bild 2: Die vereiste Waggonkupplung zeigt, bei welch widrigen Witterungsverhältnissen ein reibungsloser Betrieb nötig ist.

Bild 2: Die vereiste Waggonkupplung zeigt, bei welch widrigen Witterungsverhältnissen ein reibungsloser Betrieb nötig ist.Multi-Contact

Die Spezialisten in Allschwill, dem Hauptsitz von Multi-Contact, setzen dabei auf speziell geformte, widerstandsfähige Kontaktelemente aus Kupferlegierung – die selbstentwickelte und patentierte Kontaktlamellentechnik Multilam. Diese widersteht elektrisch (mehrere tausend Ampere), thermisch (bis zu 350 °C) und mechanisch härtesten Bedingungen. Mit Kontaktbeständigkeit von bis zu einer Million Steckzyklen sorgt sie für ein langes Leben. Durch den konstanten Federdruck der Multilam-Stege ist die Kontaktoberfläche permanent kontaktiert, was zu einem geringen und konstanten Durchgangswiderstand führt. Im Innern des Steckers für die Rhätische Bahn befinden sich 32 Signalstifte und ein achtpoliger Busanschluss. Geschützt wird das System von einem robusten pulverbeschichteten Aluminiumgehäuse mit solidem Griff, der selbst Hammerschläge unbeschadet übersteht.

Auf einen Blick

Multi-Contact hat für die rauen Einsatzbedingungen im Schienenverkehr verschiedene Steckverbinder-Serien entwickelt, die sich auch in anderen Applikationen bewähren. Der Beitrag stellt drei Lösungen vor: Einen Spezialsteckverbinder für die Rhätische Bahn (Schweiz) sowie die Standardprodukte Combi-Tac und Modular Power Connector (MPC).

Um zu verhindern, dass Schnee oder Sand in das Gehäuse eindringt, ergänzte das Entwicklerteam das Gehäuse mit einer Schutzkappe. Der geschlossene Steckverbinder erfüllt damit die Anforderungen der Schutzklasse IP65. „Wir wollten einen Steckverbinder, der auch nach vielen tausenden gefahrenen Kilometern eine verlässliche Kontaktgabe garantiert. Außerdem sollte er beim Zusammenstellen der Zug-Garnituren leicht zu handhaben sein“, kommentiert Schmitt und fügt hinzu: „Bei der jetzigen Lösung wurde an alles gedacht, etwa beim Abgangswinkel des Steckers. Um die mechanische Belastung des Kabels zu verringern, setzten unsere Entwickler diesen auf 15 Grad. Dadurch vereinfacht sich auch die Bedienung des Steckverbinders im tagtäglichen Betrieb.“

Bild 3: Combi-Tac ist der Individualist unter den Steckverbindern. Er schafft Verbindungen für alle Signalarten.

Bild 3: Combi-Tac ist der Individualist unter den Steckverbindern. Er schafft Verbindungen für alle Signalarten.Multi-Contact

Die richtige Kombination

Die Multilam-Technologie findet sich in allen härteerprobten Lösungen von Multi-Contact, beispielsweise in der Harsh-Version des Combi-Tac-Steckverbindersystems, dem CT-HE (Bild 3). Dessen modulare Bauweise ermöglicht Anwendern die maßgeschneiderte Konfiguration elektrischer oder hybrider Steckverbinder. So lassen sich Module für Signale und Daten, Leistung bis 300 A, Hochspannung bis 5 kV, Druckluft, Flüssigkeiten, Lichtwellenleiter, Thermoelemente und mehr kombinieren. Ein korrosionsfestes, pulverbeschichtetes Aluminium-Druckgussgehäuse in Schutzart IP68 schützt durch 360°-Abschirmung das Innenleben vor elektromagnetischen Einflüssen und ist darüber hinaus salznebelbeständig.

Bild 4: Auch die Métro Paris ist auf zuverlässige Verbindungen angewiesen.

Bild 4: Auch die Métro Paris ist auf zuverlässige Verbindungen angewiesen.Hans-Peter Teutschmann

Der robuste CT-HE in Einschubtechnik kann für Leistungen bis 400 A eingesetzt werden und ist nach Bahnnorm geprüft, das heißt bei Umgebungstemperatur +70 °C und dT von 50 °K. Das Zusammenspiel von hoher Kontaktqualität und robusten Komponenten sorgt bei den Combi-Tac-Systemen für sehr hohe Funktionssicherheit. In einem der weltweiten größten U-Bahn-Netze, der Métro Paris (Bild 4), verlassen sich über vier Millionen Menschen täglich auf die Einsatzbereitschaft ihrer Bahn. Hier sorgt Combi-Tac mit Verbindungen zu Umrichtern, Ventilatorengruppen, Klimaanlagen sowie Beleuchtungs- und Anzeigesystemen dafür, dass die Elektrik einwandfrei läuft. Inzwischen hat sich Combi-Tac neben dem Transportwesen auch in der Energietechnik als wartungsfreie Lösung etabliert.

Dritter im Bunde

Bild 5: Der modulare Steckverbinder MPC für die Bahn ist in verschiedenen Bauformen erhältlich.

Bild 5: Der modulare Steckverbinder MPC für die Bahn ist in verschiedenen Bauformen erhältlich.Multi-Contact

Der dritte Mitstreiter gegen Extrembedingungen ist der MPC (Modular Power Connector, Bild 5). Auch er präsentiert sich zuverlässig in der Leistungsübertragung im elektrischen Antriebsstrang von Schienenfahrzeugen. Zu seinen Einsatzgebieten gehören die Kontaktierung von Transformator, Traktionsmotor, Umrichtern und Batterien sowie die Leistungsverbindung zwischen den Wagen. Diese vielseitigen Einsatzmöglichkeiten basieren auf dem modularen Konzept des Steckverbinders: Der MPC vereint bis zu 15 einpolige Leistungskontakte, feste Einbaumaße und anwendungsspezifische Bestückung. Bereits in den Schutzarten IP66 und IP67 zeigt er sich von seiner robusten Seite, mit IP69 entspricht er sogar der höchsten Schutzart nach IEC 60529. Um in der rauen Umgebung von Bahnanwendungen problemlos zu bestehen, ist der Steckverbinder gemäß EN 61373 vibrations- und schockgeprüft. Ein 240-stündiger Salznebeltest bestätigt die Korrosionsbeständigkeit des MPC entsprechend EN 60068-2-11.

Zuverlässig, auch wenn es heiß hergeht: Der MPC erfüllt die neue Norm EN 45545-2:2013, in der die unterschiedlichen Brandschutznormen für Schienenfahrzeuge vereinheitlicht sind. Je nach Gefährdungsstufe bestehen eigene Prüfbedingungen und Anforderungen an das Brandverhalten. Zudem erfüllt der Steckverbinder die EU-Bahnnorm EN 50467. Nennwerte von 3600 V und bis zu 700 A machen den Modular Power Connector aber auch zum idealen System für industrielle Hochstrom- und Hochspannungsanwendungen sowie anspruchsvolle Anwendungen mit über 500 Steckzyklen.