Lange Wege auf der Schiene

Sensorik

Induktivsensorik – Die Entwicklung neuer Schienenfahrzeuge benötigt zahlreiche Betriebsdaten. Eine wichtige Rolle spielen dabei induktive Abstandssensoren mit großem Erfassungsbereich.

12. November 2009

Ein mobiles Forschungsprojekt ist derzeit auf den Straßen der sächsischen Landeshauptstadt Dresden unterwegs: In einer auffällig lackierten Straßenbahn vom Typ Bombardier NGT D8 DD erfasst ein komplexes Messsystem im regulären Fahrbetrieb permanent eine Vielzahl von Daten wie Beschleunigungen, Auslenkungen, Temperaturen, strukturelle Belastungen sowie elektrische Größen. Ziel der auf fünf Jahre geplanten Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Fahrzeugmodellierung und -simulation der Technischen Universität Dresden, den Dresdner Verkehrsbetrieben und verschiedenen Industrieunternehmen ist es, zukünftige Straßen- und Stadtbahnen noch komfortabler, leiser, zuverlässiger und energieeffizienter konstruieren zu können. Zudem ermöglicht das Langzeitprojekt in Zukunft auch eine Analyse der Auswirkungen von Verschmutzung, unterschiedlichen Fahrstrecken oder Verschleiß auf die untersuchten Parameter. Per GPS bestimmte Positionsangaben ermöglichen es dabei, für jeden Punkt der Fahrstrecke Energieverbrauch, Geräuschentwicklung sowie strukturelle, dynamische und thermische Belastungen der unterschiedlichen Fahrzeugkomponenten zu ermitteln.

Vielseitiges Interesse

Die 30 Meter lange Messstraßenbahn soll jedoch nicht nur dem Fahrzeughersteller Bombardier Transportation sowie den Wissenschaftlern und den Dresdner Verkehrsbetrieben neue Erfahrungen im Langzeitbetrieb liefern, erklärt der Projektleiter Prof. Dr. Michael Beitelschmidt von der TU Dresden: »Darüber hinaus wollen wir Studierende für die Schienenfahrzeugtechnik begeistern, wenn sie an Messfahrten in dem hochmodernen Fahrzeug teilnehmen können.«

Mindestens ebenso sehr interessieren die Ergebnisse jedoch auch die beteiligten Industrieunternehmen, schließlich gibt ein derart genau protokollierter Langzeitbetrieb unter realen Bedingungen in einem Gesamtsystem auch den Entwicklern der bereitgestellten Komponenten wertvolle Erfahrungen an die Hand.

Für die Erfassung der Primärfederwege an den Radsatzlagern der Messstraßenbahn beispielsweise kommen aufgrund der dort herrschenden rauen Umweltbedingungen nur extrem robuste, berührungslose Sensoren in Frage. Im Einsatz sind dort deshalb induktive Näherungsschalter in Schutzart IP67, die der Sensorspezialist Contrinex aus Nettetal als Projektsponsor kostenfrei zur Verfügung gestellt hat.

Induktiver Weitblick

Anstelle eines klassischen Schwingkreis-Oszillators nutzen die Sensoren das patentierte Condist-Verfahren des Sensorherstellers mit Hauptsitz in der Schweiz, mit dem sich bis zu dreimal höhere Messabstände erreichen lassen, selbst bei filigranen Objekten wie Drähten oder Stäben. So bieten die Sensoren der Serie 500 auf ferromagnetischen Metallen je nach Baugröße Messabstände zwischen 2,5 und 40 Millimeter, und auch bei Objekten aus anderen leitfähigen Metallen wie etwa Aluminium sind die Messdistanzen deutlich größer als bei herkömmlichen Sensoren. Die hohe Stabilität des Condist-Verfahrens gegenüber Umwelteinflüssen, vor allem gegenüber Temperaturschwankungen, prädestiniert die robusten induktiven Näherungsschalter für Einsätze im Außenbereich sowie in Verkehrsmitteln.

Analoger Ausgang

Im Unterschied zu üblichen digitalen Näherungsschaltern besitzen die verwendeten Sensoren vom Typ DW-AS-519-M30-320 einen nicht linearisierten analogen Ausgang und erfassen so nicht nur die Amplituden der Federwege, sondern ermöglichen eine Analyse des gesamten Bewegungsablaufs sowie der Vibrationen mit hoher Auflösung. Die Sensoren der Serie 500 sind in genormten Baugrößen von 4 Millimeter bis M30 in quasi-bündigen und nicht-bündigen Varianten erhältlich und lassen sich damit in eine Vielzahl vorhandener Konstruktionen integrieren. Die Drei-Leiter-Schalter sind sowohl als NPN- wie auch als PNP-Ausführung erhältlich, jeweils wahlweise als Öffner oder Schließer. Für die Spannungsversorgung mit 10 bis 30 Volt DC besitzen die Sensoren wahlweise einen Stecker oder eine zwei Meter lange Anschlussleitung. Eine integrierte Leuchtdiode signalisiert, ob sich der Näherungsschalter innerhalb des Messbereichs befindet. Integrierte Funktionen wie Kurzschluss- und Überlastungsschutz, Rundum-Verpolungsschutz, Induktions- und EMV-Schutz oder Einschaltnormierung gewährleisten eine hohe Betriebssicherheit.

Arno Stracke, Contrinex/bt

Erschienen in Ausgabe: 08/2009