Lokomotiven sind langlebig. 30 oder auch 50 Jahre sind für E-Loks keine ungewöhnliche Lebensdauer. Dies gilt allerdings nicht zwangsläufig auch für alle verbauten Komponenten. Um die Instrumente vor Überspannungen zu schützen, die auf den Stromschienen jedes Eisenbahnnetzes regelmäßig auftreten, ist jede Lok mit mehreren Überspannungsableitern ausgestattet. Wenn die Komponenten des ursprünglichen Herstellers nicht mehr verfügbar sind, kommen nach Originaldokumenten gebaute Komponenten eines anderen Herstellers zum Einsatz. Bei einem Industriebetrieb mit eigenem Bahnwerksverkehr fielen im laufenden Betrieb solche nachgebauten Überspannungsleiter häufig aus. Eine Vermutung zur Fehlerursache war, dass die Ableiter der hohen thermischen Entwicklung im Betrieb nicht standhielten, das heißt überhitzten.
Um dies feststellen zu können, mussten die Rahmendaten im Betrieb zuverlässig erfasst werden. Wenn im laufenden Betrieb ein Fehler auftritt, muss in der Regel auch im laufenden Betrieb nach der Ursache gesucht werden. Werkstatt- oder Laborbedingungen geben ein unvollständiges oder verzerrtes Bild von der Funktionsweise aller Komponenten ab.

Die Messaufgabe

Wenn die Frage nach der Ursache einer Störung unbeantwortet bleibt, werden Spezialisten wie Meinke Energy hinzugezogen, um Antworten zu finden. Meinke Energy benötigt für die Datenerfassung vor Ort kompakte und gleichzeitig leistungsfähige Geräte, die alle nötigen Informationen für eine spätere Analyse aufnehmen. Die Graphtec-Datenlogger von Althen haben sich hier im Einsatz bewährt.
Die Messaufgabe bestand darin, das Verhalten der Spannung zu überprüfen. Dazu wird die Fahrspannung auf den Freileitungen mit Umrichtern auf maximal 1.100 V in der Lokomotive heruntergespeist. Die Umrichter sind mit den Überspannungsableitern verbunden und sollten im laufenden Betrieb gemessen werden. Eine Tour der Lok dauert bei diesem Unternehmen drei bis vier Stunden, sodass zu Schichtbeginn die Datenaufzeichnung gestartet und dokumentiert wird. In einer E-Lok ist der Platz begrenzt und durch deren Bewegung müssen Lösungen für die Datenerfassung kompakt und tragbar sein und zudem die Daten zuverlässig übertragen und speichern. Gleichzeitig ist es nötig, viele verschiedene Daten als Grundlage für die Auswertung zu erfassen. Datenlogger vom Hersteller Graphtec aus dem Lieferprogramm von Althen erfüllen diese Anforderungen.

Zwei Datenlogger, ein Laptop, ein Netzwerk

Die Anforderung an die Messaufgabe war komplex, nicht nur aufgrund der sensiblen Situation, falls die Lok im öffentlichen Schienennetz sichtbar Probleme hat. Auch die Rahmendaten erforderten den Einsatz von zwei Geräten, weil zum einen die hohe Spannungsfestigkeit gegeben sein musste, die der GL 980 bietet. Zum anderen sind im Fahrtbetrieb mit Start- und Stoppsignalen, Geschwindigkeit und der entstehenden Temperaturen unterschiedliche Parameter gegeben, für deren Aufzeichnung sich der GL 840 eignet. Für Markus Meinke, den Geschäftsführer von Meinke Energy, war wichtig, dass er beide Datenlogger vom selben Anbieter bezieht, weil „wir beide Geräte zusammen mit einem Laptop über ein Netzwerk betreiben, die Daten über einen Router übertragen und uns mit der Fernwartungssoftware TeamViewer problemlos mit dem Laptop und damit wiederum mit den beiden Geräten verbinden können. Da wir nicht permanent vor Ort sein können und auch auf der Lok nicht immer ein Datenspezialist mitfährt, ist es umso wichtiger, dass die Datenerfassung zuverlässig funktioniert und wir gegebenenfalls jederzeit einschreiten können, falls ein Ereignis dies während der Messung notwendig macht. Fast eine Woche lang erfolgten die Messungen auf der Lokomotive.

Datenlogger ≠ Datenlogger

Althen ist Anbieter von industrieller Sensor- und Messtechnik. Zum Produktprogramm gehören verschiedene Datenlogger, die eine große Bandbreite von Anwendungen abdecken. Grundsätzlich besteht ein Datenlogger aus einem programmierbaren Mikroprozessor, einem Speichermedium, mindestens einer Schnittstelle und einem oder mehreren Kanälen zum Anschluss der Datenquelle wie zum Beispiel Sensoren. Sie dienen der Überwachung verschiedener Umweltparameter wie zum Beispiel Feuchte, Temperatur, Spannung, CO2 oder Stromverbrauch über längere Zeiträume. Ein Sensor erfasst die entsprechenden Messdaten, die ein Analog-Digital-Umsetzer in „speichergerechte“ Daten umwandelt. Im Anschluss schreibt der Datenlogger diese auf den eingebauten Speicher, eine SD-Karte oder einen USB-Stick. Der Anwender analysiert die aufgezeichneten Daten direkt am Gerät oder überträgt sie zur Auswertung auf einen Computer. Für die Auswertung vor Ort verfügen die Datenlogger über ein Farbdisplay und die passende Visualisierungssoftware.
Es gibt Ausführungen, wie den auch bei Meinke Energy eingesetzten GL 840 mit bis zu 200 Kanälen, die in Fertigungsumgebungen mit zahlreichen Sensorinformationen eingesetzt werden. Er misst mit 16 bit Auflösung und verfügt über eine Abtastrate von 10 ms bis 1 h, abhängig von der Anzahl der Kanäle. Die analogen Signaleingänge sind isoliert, um die verschiedenen Signaltypen sauber zu trennen. Der GL 840 besitzt vier zusätzliche Kanäle für Logik- und Impulseingänge. Für die Signale sind verschiedene Triggerfunktionen wählbar, die die Datenaufzeichnung aktivieren, zum Beispiel zeitgesteuert oder bei Erreichen eines eingestellten Wertes. Es ist bei bestimmten Abtastraten auch möglich, das Speichermedium im laufenden Betrieb auszutauschen.
Für Anwendungen im höheren Spannungsbereich bis 1.000 V und für sehr hohe Abtastraten zwischen einer Mikrosekunde und einer Sekunde ist der GL 980 die richtige Wahl. Er verfügt über acht analoge Eingangskanäle und misst ebenfalls mit einer Auflösung von 16 bit. USB-Speicher und SD-Karte zeichnen die Daten auf, für die Echtzeit-Übertragung stehen E-Mail, Webserver oder FTP-Funktionen zur Verfügung.
Der GL 980 ist mit einem geräteinternen RAM-Speicher für bis zu vier Millionen Messungen pro Kanal ausgestattet. Um die kontinuierliche schnelle Aufzeichnung und die automatische Datensicherung zu gewährleisten, kann der RAM in bis zu acht Blöcke aufgeteilt werden.

Autor
Michaela Wassenberg, freie Journalistin