Aufgabenstellung

Räder von Schienenfahrzeugen sind hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Verschleißerscheinungen, welche sich unter anderem in Form von Unrundheiten äußern, sind die Folge. Defekte dieser Art führen, wie auch das Vorhandensein von Flachstellen dazu, dass es in der sonst gleichförmigen Kraftübertragung von den Laufrädern in die Schiene zu sehr starken, kurzzeitigen Krafteinwirkungen kommt. Die Folgen sind:

• starke Beanspruchung von Fahrzeug und Fahrweg verbunden mit erhöhten Wartungskosten
• Erhöhte Lärm- und Schwingungsbelastung
• Einschränkung des Fahrkomforts
• Folgeschäden an Fahrzeug und Fahrweg
• Entgleisungen aufgrund von Radschäden

Verschleißerscheinungen durch hohe Beanspruchung sicher und zuverlässig erkennen.

Lösung

Das System „ATLAS“ ermöglicht eine kostengünstige, zuverlässige und kontinuierliche Überwachung von Lauf- und Treibradsätzen der Eisenbahnfahrzeuge. Unter Verwendung von am Gleis angebrachten Dehnungsmessstreifen werden die vom Rad in den Oberbau eingeleiteten Kräfte gemessen. Bei Überfahrt eines Zuges werden defekte Räder lokalisiert und entsprechende Datenprotokolle erzeugt. Diese werden über eine Datenverbindung an eine Leitstelle übertragen – Alarmmeldungen zeigen in weniger als einer Sekunde beschädigte Räder unter Angabe der entsprechenden Position an. Neben der Ortung von Raddefekten kann das System „ATLAS“ gleichzeitig als dynamische Gleiswaage eingesetzt werden, um Gewicht und Beladungszustand während der Überfahrt zu erfassen.

Systemkomponenten

1 Sensoren zur Kraftmessung
Die vom Rad in die Schiene eingeleiteten Kräfte werden mit Dehnungsmessstreifen direkt erfasst. Hierbei wird die Eigenschaft der Änderung des elektrischen Widerstands bei Verformung ausgenutzt.

2 Service & Communication Terminal (SCT)
Hauptkomponente ist ein leistungsfähiger IPC, welcher für besonders raue Umgebungsbedingungen ausgelegt ist. Von hier können sämtliche Wartungs- und Testfunktionen des angeschlossenen Messsystems ausgeführt werden.
Die gewonnenen Messdaten werden durch einen speziellen Algorithmus so aufbereitet, dass das Gewicht sowie die geometrischen Raddefekte für jedes Rad ausgewertet und angezeigt werden. Darüber hinaus dient das SCT als Schnittstelle zu übergeordneten Netzwerkstrukturen (z.B. TCP/IP) und kann in verschiedene Topologien integriert werden.

3 Zentrale Melde- und Steuereinheit
Zur Integration von mehreren Messstellen sowie verschiedenen anderen Meldesystemen kann optional eine zentrale Melde- und Steuereinheit eingesetzt werden. Auch hier ist eine Einbindung in unterschiedliche Netzwerktopologien bzw. Netzwerkprotokolle möglich.

4 Remote Service Terminal (RST)
Sämtliche Wartungs- und Testfunktionen des Systems ATLAS können weltweit über eine Fernwartungs-Funktion ausgeführt werden.
Dadurch ergibt sich eine weitere Senkung der Betriebskosten.

5 Wartungs-Service
Auf Kundenwunsch bieten wir auch ein Service, damit die Systeme überwacht, konfiguriert und gewartet werden.

Innovative Messtechnik

Die stationär installierten Anlagen dienen zur Erfassung der Rundlaufeigenschaften von Rädern, können jedoch gleichzeitig als dynamische Waage eingesetzt werden. Das Messprinzip der Flachstellenortung basiert auf folgender Grundlage: An allen kraftabtragenden Stellen wird zeitgleich, mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen, gemessen. Die Summe aller Kräfte ist die Q-Kraft. Die dynamische Wirkung eines Rades wird über den gesamten Radumfang erfasst. Die Trennung der Kräfte bei benachbarten Rädern erfolgt durch eine Verschachtelung von separaten Messabschnitten. Dieses spezielle Messverfahren trägt entscheidend zur Erhöhung der Sicherheit und zur Optimierung der Radsatz-Instandhaltung bei.

Prinzipieller Aufbau einer Messstelle

R = Schwellenreaktionskraftmessung,
hier wird, zur Kompensation des Unterbaueinflusses, der Teil der Q-Kraft gemessen, welcher in die jeweilige Schwelle einwirkt
T = Schubkraftmessung,
Sie bildet den Anfang und das Ende eines Messabstandes. Der dynamische Beiwert, welcher aus folgender Formel errechnet werden kann, gibt Aufschluss über den Zustand des Rades. (Je höher dieser Beiwert, desto höher ist der Verschleißgrad des Rades).
Dyn. Beiwert = (Qstat + Qmax) / Qstats


Aufgrund der Tatsache, dass ATLAS in der Lage ist, den GESAMTEN RADUMFANG abzutasten, können alle Varianten eventuell auftretender geometrischer Defekte erfasst werden. ICE Züge mit einer Geschwindigkeit über 300 km/h, aber auch Güterzüge mit deutlich geringeren Geschwindigkeiten können gemessen werden.

Einsparung von Wartungskosten durch frühzeitige und gezielte Radsatzdiagnose
Verminderung der Fahrwegunterhaltskosten
Erhöhung der Radlagerlaufleistung
Erhöhung des Fahrkomforts
Verminderung der Lärmbelästigung
Überwachung des Beladungszustandes (Schiefladung / Überladung)
Optimale Nutzung der Ladekapazität
Verhinderung von Entgleisungen
Kontinuierliche Erfassung des gesamten Radumfangs
Flexible Netzwerkintegration
Gesicherte Datenübertragung
Fernwartungskonzept
Stopfen des Oberbaus ohne Demontage der Anlage möglich

Max. Achsanzahl	1000
Geschwindigkeitsbereich	60 – 500 km/h (getestet bis 350 km/h)
Temperaturbereich	– 30 bis + 70°C
Genauigkeit der Verwiegung	+ / -5 %
Wiegebereich	1 – 70 Tonnen pro Rad
Kalibrierintervalle	einmal jährlich (zur Zeit empfohlen)
Länge der Messstrecke	ca. 4 m, bei Bedarf erweiterbar oder auch kürzer
Max. Raddurchmesser	alle gängigen Raddurchmesser sind kontinuierlich erfassbar
Minimaler Achsabstand	0,7 m
Zuggeschwindigkeit	Bestimmung der Zuggeschwindigkeit auf 1,0 % genau
Verwendete Technologie	direkte Kraftmessung mit Dehnungsmessstreifen