Im Jahr 2023 fuhren rund 1,8 Milliarden Menschen in Deutschland mit der Bahn. Der fortwährende Neu- und Umbau von Gleis­strecken, die Zunahme der Schienennetzauslastung und die zunehmende Geschwindigkeit moderner Züge fordern Lösungen, um die Sicherheit im Personen- und Güterverkehr sicherzustellen. 

Die Anwendungsbereiche der Sensortechnologien im Personen- und Güterverkehr sind vielfältig – von der optischen Vermessung von Antriebswellen, Bremsscheiben und Radreifen bis hin zur Verschleißmessung von Schienen. Die hochgenauen Messungen liefern essenzielle Daten, die zur Früherkennung von Abnutzungserscheinungen und potenziellen Gefahrenquellen beitragen. Unter anderem sind die Prüfung der Ovalität von Radsätzen und die Radreifenprofilmessung am Prüfstand entscheidend, um Unregelmäßigkeiten zu identifizieren, die unerkannt zu Unfällen führen können. In Triebwägen und Wagons überwachen Sensoren verschiedene Parameter am Lager.

Lasersensoren für die präventive Wartung und datengestützte Planung der Reprofilierungsarbeiten

Der Einsatz von Schienenfahrzeugen führt bei hohen Laufleistungen unweigerlich zu Radverschleiß, der nicht nur die Sicherheit und Fahreigenschaften beeinträchtigt, sondern auch erhebliche Instandhaltungskosten nach sich zieht. Um dieser Tatsache effektiv zu begegnen, nutzen Anwender Technologien wie die Lasersensoren von Micro-Epsilon, die eine präventive Überwachung und Wartung ermöglichen.

In einem speziell konzipierten Prüfstand, der direkt ins Gleisbett integriert ist, kommen hochentwickelte Sensoren von Micro-Epsilon zum Einsatz. Dieser Prüfstand besteht aus drei quer zur Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Wannen. In den Wannen 1 und 3 sind jeweils zwei OptoNCDT-Laser-Abstandssensoren installiert, die den Raddurchmesser und die Position des Radreifens präzise erfassen. Diese Sensoren sind entscheidend für die Bestimmung des aktuellen Verschleißzustandes der Räder. Die mittlere Wanne 2 ist mit Laser-Profilsensoren der Reihe ScanControl bestückt, die speziell für die detaillierte Messung des Radprofils zuständig sind. Durch halbseitige Aussparungen in den Schienen können diese Sensoren die Oberfläche der Radreifen genau scannen und somit ein vollständiges Profil des Radzustandes erstellen.
Die gewonnenen Daten aus diesen Messungen sind von Bedeutung für die Festlegung der Wartungstermine. Sie ermöglichen eine datengestützte Planung der Reprofilierungsarbeiten, bevor kritische Verschleißgrenzen erreicht werden, was nicht nur die Sicherheit erhöht, sondern auch die Kosten durch frühzeitige und gezielte Instandhaltungsmaßnahmen erheblich reduziert. Dieser proaktive Ansatz in der Wartung von Schienenfahrzeugen stellt somit einen entscheidenden Schritt hin zu einer effizienteren und sichereren Betriebsführung im Schienenverkehr dar.

Verschleißmessungen an Schienen und 
Hochgeschwindigkeitstrassen

Steigende Auslastungen von Zügen und Straßenbahnen führen zu erhöhtem Verschleiß an den Schienen. Der Verschleiß am Schienenkopf ist ein wichtiger Parameter, um den Zustand von Schienen zuverlässig zu beurteilen. Um das Profil des Schienenkopfs zu prüfen, werden ScanControl-Laser-Profilscanner eingesetzt, die in Messwagons integriert sind. Diese können den Zustand der Gleisköpfe auch bei hohen Geschwindigkeiten erfassen. Die bei Geschwindigkeiten bis zu 100 km/h aufgezeichneten Profildaten werden mit Sollprofilen verglichen. Abweichungen von der definierten Toleranz werden mit Hilfe von GPS-Daten in einer Karte markiert. Auf Basis dieser Informationen können gezielt Reparaturmaßnahmen durchgeführt werden. 
Um den Verschleiß auf Hochgeschwindigkeitstrassen zu erfassen, inspizieren spezielle Messwagen die Gleise. Im Messwagen befinden sich zwei Laser-Wegsensoren der Serie OptoNCDT 1900. Diese messen mit hoher Messrate den Abstand zum Gleis. Beim Einsatz der Standardmodelle mit kleinem Laserpunkt können ortsgenau Ausbrüche und Fehlstellen mit hoher Auflösung erfasst werden. Dadurch werden Verschleiß, Ausbrüche und Schlupfwellen ermittelt. Die OptoNCDT-LL-Sensoren nutzen eine kleine Laserlinie, durch die Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche kompensiert werden und so geglättete Messwertkurven generiert werden. Dies eignet sich vor allem zur Ermittlung des Längstrends. Die robusten Sensoren bieten eine hohe Messgenauigkeit und zeigen sich gegenüber Reflexionen und Umgebungslicht unempfindlich. 

Ebenheitsprüfung an Gleisen mit 
Laser-Mikrometern

Ebenheit und Durchbiegung der Gleise sind kritische Faktoren für Sicherheit und Effizienz im Schienenverkehr. Um diese Parameter präzise zu überwachen, setzen Bahnbetreiber auf fortschrittliche Messtechnologien wie die Präzisionsmikrometer OptoControl. Diese sind für die hohen Anforderungen im Eisenbahnbereich konzipiert und bieten eine hochgenaue Messung der Gleisgeometrie. Die Sensoren werden in einen Prüfwagen integriert und erfassen das Gleis an mehreren wichtigen Punkten. Diese Methode ermöglicht es, sowohl die Ebenheit als auch mögliche Durchbiegungen des Gleises zuverlässig zu bestimmen.
Ein wesentlicher Vorteil der Präzisionsmikrometer besteht darin, dass sie unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Gleises funktionieren. So sind auch unter schwierigen Bedingungen, wie bei Nässe oder Verschmutzung, präzise Messungen möglich. Zudem lässt sich der Abstand der Mikrometer zueinander variieren, was eine flexible Anpassung an unterschiedliche Messaufgaben und Gleisgeometrien ermöglicht. Die Sensoren sind dabei sehr vielseitig, so dass sie für verschiedene Variationstiefen eingesetzt werden können, ohne dass zusätzliche Systeme erforderlich sind. Dies reduziert Komplexität und Kosten für Ausrüstung und Wartung der Messsysteme.

Optimierung der Lageregelung in hydrodynamischen Kupplungen mit induktiven Wegsensoren

In dieselhydraulischen Antriebssystemen von Lokomotiven spielt die präzise Hubmessung von Hydraulikzylindern eine entscheidende Rolle für die Sicherheit und Effizienz des Betriebs. Die fortschrittliche Technologie der induktiven Wegsensoren der Serie InduSensor EDS wird speziell zur Überwachung dieser kritischen Parameter eingesetzt. Diese Sensoren sind dafür konzipiert, den Hub des Hydraulikzylinders, der das Getriebe der Lokomotive steuert, genau zu messen und so den Zustand der Kupplung zu überwachen.
Der induktive Langwegsensor ist eine Schlüsselkomponente im Sicherheitsmanagement des Antriebssystems. Er erkennt die ungewollte Traktion der Lokomotive, was insbesondere während Wartungsarbeiten oder bei der Anwesenheit von Rangierern in der Nähe der Lokomotive von größter Bedeutung ist. Die Sicherheitsvorschriften bedingen, dass das Getriebe vollständig ausgekuppelt ist, bevor Arbeiten in der Nähe der Lokomotive durchgeführt werden können. Die induktiven Sensoren sorgen dafür, dass diese Bedingung erfüllt ist, indem er den genauen Kupplungszustand über den Kolbenhub des Hydraulikzylinders ermittelt.
Die InduSensoren-EDS-Modelle sind speziell für den Einsatz in rauen Umgebungen konzipiert. Ihre Unempfindlichkeit gegenüber Öl und Druck macht sie zum idealen Messsystem für die Integration direkt im Hydraulikzylinder. Diese Robustheit bietet eine zuverlässige Leistung auch unter den anspruchsvollen Bedingungen und minimiert das Risiko von Fehlfunktionen, die zu unsicheren Betriebszuständen führen könnten. 

Wirbelstromsensoren messen den Lagerspalt in Hochgeschwindigkeitszügen

Die zuverlässige Funktion von Achslagern ist entscheidend für den sicheren und effizienten Betrieb von Hochgeschwindigkeitszügen. Eine Schlüsselkomponente ist hierbei der Ölfilm im Lagerspalt, der den direkten Kontakt zwischen der Lagerfläche und der Welle verhindert. Dieser Film sorgt für ausgezeichnete Gleiteigenschaften, die nicht nur den Wirkungsgrad des Zuges erhöhen, sondern auch die Lebensdauer der Lagerkomponenten verlängern.
Um die Integrität dieses kritischen Ölfilms kontinuierlich zu überwachen, kommen induktive Sensoren auf Wirbelstrombasis der Reihe EddyNCDT zum Einsatz. Diese messen präzise die Dicke des Ölfilms im Lagerspalt und dies auch unter den anspruchsvollen Bedingungen, die im Betrieb von Hochgeschwindigkeitszügen vorherrschen. Die Messwerte dieser Sensoren werden in Echtzeit erfasst und direkt in die Steuerungssysteme der Züge integriert. Diese Integration ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung und schnelle Reaktionsmöglichkeiten bei Abweichungen von den optimalen Bedingungen. Die robuste Bauweise der Micro-Epsilon-Wirbelstromsensoren sorgt für mikrometergenaue Messwerte auch unter hohen Belastungen, wie sie durch Öldruck und hohe Betriebstemperaturen entstehen können.

Der Einsatz dieser Wirbelstromwegsensoren stellt eine effiziente und zuverlässige Lösung dar, um die Betriebssicherheit von Hochgeschwindigkeitszügen zu optimieren. Durch die präzise Überwachung des Lagerspalts können frühzeitig potenziell auftretende Probleme identifiziert und entsprechende Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden.

Autor 
Tanja Schwarz, Marketing