Berührungslose Lasermesssysteme

Welligkeitsmessung an Schienen

Anwendungen für Straßenbahn und Eisenbahn

Einsatzmöglichkeiten

  1. Messung der Schienenwelligkeit in der Produktion

  2. Vermessung des Radprofils in Radsatzdrehmaschinen

  3. Einsatz in Radsatzmessständen

  4. Gleisnetzinstandhaltung

  5. Spurweitenmessung bei hoher Geschwindigkeit

  6. Erfassung des Schienenkopfes bei hoher Geschwindigkeit

  7. Erfassung des Schienenquerprofils

  8. Erfassung des Schienenlängsprofils

  9. Riffelmessung

  10. Forschung und Entwicklung

  11. Messung der Radposition während der Vorbeifahrt

  12. Verhalten Rad/Schiene

  13. Weitere Anwendungen im Bereich F+E

  14. RAILMONITOR - Weltneuheit in der mobilen Schienenmessung

  15. Überfahrmesseinrichtung für Radprofile an schienengebundenen Fahrzeugen

  16. Mobiles Messsystem zur Radprofilmessung

  17. Fahrdrahtmessung



Überfahrmesseinrichtung für Radprofile an schienengebundenen Fahrzeugen

Messung der Schienenwelligkeit

Welligkeiten im Bereich der Fahrfläche entstehen während der Produktion hauptsächlich durch den erforderlichen Richtvorgang. Im späteren Einsatz führt dieses u.a. zu erhöhten Fahrgeräuschen und erfordert eine Nacharbeit der Schiene durch Schleifen. Neben hohen Kosten führt dieses Schleifen auch zu einem Abtragen der gehärteten Bereiche im Schienenkopf.

Die Welligkeit wird nach der Norm durch Auflegen eines Stahllineals mit festgelegter Länge (z.B. 3m) und Ermitteln der minimalen und maximalen Abweichungen mittels Fühlerlehre bestimmt. Neben den langen Prüfzeiten ist dieses Messverfahren nicht absolut unabhängig vom Prüfer und bietet nur begrenzt die Möglichkeit einer Dokumentation in Form eines Prüfprotokolls.

OPTImess Sensor bei der Schienenwelligkeitsmessung
Seit mehreren Jahren ist daher bei einem großen Schienenhersteller eine berührungslose Messanlage im Einsatz. Mittels 4 Lasersensoren wird die Fahrfläche online während der Produktion berührungslos erfasst. In einem leistungsfähigen Rechner wird per Software durch Fourier-Transformation die Amplitude und die Wellenlänge der Oberflächenwelligkeit ermittelt. Mit Hilfe eines in der Software erzeugten Lineals werden die Min.- und Max.-Werte analog zu der manuellen Messung ermittelt.

Vergleichsmessungen über einen längeren Zeitraum haben gezeigt, daß max. Abweichungen von 0,05 mm zwischen beiden Messungen auftreten. Zusätzlich wird seit kurzem die Schienenebenheit 90° zur Fahrfläche erfaßt. Das Messsystem ist von den namhaften Eisenbahngesellschaften überprüft und zugelassen worden. In diesem Jahr wurde die Produktion eines weiteren Schienenherstellers mit diesem Messsystem ausgerüstet.

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Vermessung des Radprofils

Die berührungslose Messung des Radprofils ermöglicht eine schnelle, kontaktlose Erfassung der Parameter für die nachgeschaltete Radsatzbearbeitung.

Zur Profilaufnahme wird ein Lasersensor mittels einer Lineareinheit entlang des Profils verfahren. Durch gleichzeitiges Aufnehmen des Verfahrweges und der Laserabstandswerte wird das Profil vom Rechner erfaßt und anschließend werden die charakteristischen Größen wie Spurkranzdicke, Spurkranzhöhe, Spurkranzbreite und Radbreite ermittelt. Die Systeme, die auch im Straßenbahn- und U-Bahn-Bereich zum Einsatz kommen, wurden in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn AG entwickelt und direkt in Radsatzbearbeitungsmaschinen integriert, so dass mit einer Maschine das Vorvermessen, Bearbeiten und Nachvermessen möglich ist.

Profilmessung in der Radsatzdrehmaschine
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Einsatz in Radsatzmeßständen

Werden bei der vorher beschriebenen Anwendung nur die charakteristischen Größen des Radprofils ermittelt, so erlaubt der Einsatz mehrerer Sensoren an einer 2- oder 3-Achs- Verfahreinheit die Ermitttlung nahezu aller Parameter des Radsatzes, wie Profilerfassung, Schlagmessung, Bremsscheibenmessung, Flachstellenerkennung usw.. Durch Eingabe der Radsatzkennung werden alle zu erfassenden Parameter festgelegt, automatisch erfasst und protokolliert. Die Flexibilität der Lasersensoren in puncto Abmaße, Messabstand und Messbereich ermöglicht auch die Um- oder Nachrüstung bereits vorhandener taktil arbeitender Messstände.
Radsatzmessstand
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Gleisnetzinstandhaltung

Durch die zunehmend engere Zugfolge im Bereich der Neubaustrecken wird eine zeitoptimierte Erfassung des Schienenzustandes immer wichtiger. So sollten Messungen am Gleisnetz möglichst in den Bearbeitungsprozeß integriert sein oder aber durch spezielle Messfahrzeuge im Rahmen der normalen Zugfolge, d.h. bei Geschwindigkeiten zwischen 120 und 250 km/h, durchführbar sein. Auch hier nehmen die Lasersensoren auf Grund ihrer berührungslosen Messwertaufnahme, kleinen Baugröße und hohen Messfrequenz eine Ausnahmestellung ein.

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Spurweitenmessung bei hoher Geschwindigkeit

Diese Messungen werden im Bereich der Forschung schon länger durch Institute (z.B. TU Berlin) mittels Lasern durchgeführt. Hierzu wurden die Laser im Freiraumprofil angeordnet, so dass schräg auf die Schienenseite gemessen wurde. Diese Anordnung machte eine nachträgliche Korrektur der Messwerte aufgrund der Eigenbewegung des Meßfahrzeuges erforderlich. Seit kurzem steht ein spezieller Sensor zur Spurweitenmessung zur Verfügung. Hierbei wird der Laserstrahl im Sensor zweimal umgelenkt, so dass eine senkrechte Messung an dem in der Norm festgelegten Messpunkt am Schienenkopf möglich ist. Der Sensor ist so im Schatten des Rades angeordnet, daß es möglich ist, auch durch Weichenführungen hindurch zu fahren ohne das Messsystem anzuheben. Der Messkopf ist wasserdicht und die Optik wird durch ein Reinigungssystem bei Verschmutzung automatisch gereinigt.

Vergleichsmessungen mit berührenden Systemen (max. 120 km/h) haben absolut identische und reproduzierbare Messwerte ergeben. Der Sensor ist bis zu Geschwindigkeiten von 250 km/h einsetzbar.

OPTImess Sensor zur Spurweitenmessung
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Erfassung des Schienenkopfes bei hoher Geschwindigkeit

Zur schnellen Klassifizierung des Verschleißzustandes des Schienenkopfes für die Beurteilung erforderlicher Nacharbeiten wurden Messfahrzeuge mit Lasersensoren ausgerüstet, bei denen je Schienenseite 5-7 Sensoren um den Schienenkopf positioniert sind. An diesen Stellen werden alle 20 cm Messwerte aufgenommen und mit dem Sollprofil im Rechner verglichen. Der Rechner klassifiziert die Abweichungen nach vorgegebenen Toleranzwerten. Die den Messwerten überlagerten Bewegungen des Messfahrzeugs werden im Rechner mathematisch kompensiert.

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Erfassung des Schienenquerprofils

Beim erforderlichen Nachschleifen des Schienenprofils wird das Profil vor, während und nach dem Schleifen überwacht. Hierzu wird entweder ein punktförmig messender OPTImess Sensor mittels einer Lineareinheit quer zur Fahrtrichtung verfahren, oder es kommen Laserscanner zum Einsatz. Beim Laserscanner wird der Messpunkt entlang einer Linie über das Schienenprofil gescannt, und man erhält einen Profilschnitt entlang der Messlinie. Dieser "Schienenschnitt" wird im Rechner mit dem zu fertigenden Sollprofil verglichen, und die Schleifparameter werden entsprechend angepasst.

OPTImess Sensor bei der Schienenprofilmessung
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Erfassung des Schienenlängsprofils

Mit einer Sensoranordnung wie bei der Klassifizierung des Verschleißzustandes lässt sich auch die Längswelligkeit erfassen. Aus der aufgenommenen Schienenoberfläche werden im Rechner mittels Fourier-Analyse die Wellenlängen und Amplituden bestimmt. Die Messung kann während der Schienenbearbeitung oder in einer separaten Messfahrt erfolgen. Nach der Messung wird je Streckenabschnitt ein Messprotokoll erstellt.

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Riffelmessung

Eine spezielle Form der Längsprofilmessung ist die Riffelmessung. Hierbei werden durch einen Sensor in der Mitte der Fahrfläche Riffel mit Wellenlängen von 1 mm bis 1,8 m aufgenommen, ausgewertet und klassifiziert.
Die Sensoranordnung ist so gewählt, dass Eigenbewegungen des Messkopfes das Messergebnis nicht beeinflussen.

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Forschung und Entwicklung

Im Bereich der Forschung und Entwicklung sind viele Messaufgaben mit Lasersensoren möglich, von denen hier nur einige beispielhaft erwähnt werden sollen.

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Messung der Radposition im Gleis während der Vorbeifahrt

Die hohe Abtastrate der OPTImess Sensoren (bis 50 kHz) ermöglicht das Anmessen der Außenseite eines Rades. Durch die definierte Positionierung der Sensoren seitlich der Schienen lassen sich die Positionen der Radsätze innerhalb der Schiene bei hohen Geschwindigkeiten erfassen. Mit einer solchen Anordnung von mehreren Sensoren hintereinander im Bereich von Weichen lassen sich auch Aussagen über das Laufverhalten von Radsätzen in Weichen treffen und Führungen innerhalb der Weiche optimieren.

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Verhalten Rad/Schiene

Durch das gleichzeitige Messen der Schienen- und Radposition lässt sich das Verhalten des Radsatzes während der Fahrt erfassen (Sinuslauf). Durch die großen Messabstände ist es möglich, die Sensoren entsprechend geschützt unter dem Wagen zu installieren.

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Weitere Anwendungen im Bereich F+E sind:

  • Messungen von Schienenbewegungen
  • Annäherungsmessungen beim Ankuppeln von Waggons
  • Seitenneigungsmessungen von Waggonaufbauten
  • Erfassen der Stromabnehmerposition

Die aufgeführten Einsatzbeispiele sollten die Vielseitigkeit der OPTImess Sensoren für Messungen im Bereich des Eisenbahnwesens verdeutlichen. Die Vielfalt der Messbereiche (4-800 mm), hohe Abtastraten (bis 50 kHz), kleine Baugröße und Einsetzbarkeit auf nahezu allen Oberflächen, sowie Unempfindlichkeit gegenüber Stoßbelastungen, machen die Lasersensoren zu einem universellen Aufnehmer für Messungen im Bereich Rad/Schiene.

Viele der Anwendungen sind auch auf Messungen in U-Bahn- und Nahverkehrsbetrieben übertragbar.

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RAILMONITOR

Weltneuheit in der mobilen Schienenmessung

Der RAILMONITOR stellt in der Kombination aus berührungsloser Lasermesstechnik mit OPTImess Laser, integriertem TFT Bildschirm, integrierter Berechnugssoftware für alle beim Schleifen benötigten Parameter, inkl. Vergleich mit Normprofilen, ein absolutes Novum dar. Dabei erzielt er zusätzlich durch seine Messzeit mit Aufsetzen, Messen und Auswerten von weniger als 20s/Profil eine enorme Zeit- und Kostenersparnis. Sein Messbereich und seine Gesamtkonstruktion erlauben es, mit einem Gerät sowohl Vignol- als auch Rillenschienen und Weichen inkl. Herzstücken zu messen. Die ermittelten Messkurven werden sofort auf dem integrierten TFT Bildschirm dargestellt und auf CompactFlash Karte gespeichert. Die CompactFlash Karte erlaubt die einfache Datenübertragung aller Messungen auf einen PC. Für den Büro-PC steht optional noch ein Arbeitsvorbereitungsprogramm zur Verfügung. So können komplette Messseinsätze offline geplant werden und mit der CompactFlash Karte auf das Messgerät übertragen werden.

Datenblatt als PDF-Datei Railmonitor 1959 KB

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Überfahrmesseinrichtung für Radprofile an schienengebundenen Fahrzeugen

Online Lasermesssystem zur Überwachung von Radprofilen
während der Überfahrt

  • Im Gleis installierte online Messeinrichtung für Radprofile
  • Schneller Einbau mit geringen Modifikationen des vorhandenen Gleises
  • Aufnahme und qualitative Beurteilung des gesamten Radprofils während der Überfahrt
  • Überfahrgeschwindigkeit bis 20 km/h
  • Fahrzeugerkennung über Transponder
  • sofortige Ermittlung und Darstellung der verschleißcharakterisierenden Maße
  • Verschleißanalyse
  • Wartungsprognose
  • einsetzbar für Eisen- und Straßenbahnen einschließlich Niederflurfahrzeugen



Anforderung an die online Radprofilvermessung

Räder – eine der wohl wichtigsten Baugruppen aller Schienenfahrzeuge – unterliegen hohen mechanischen Beanspruchungen und beeinflussen damit maßgeblich das Laufverhalten und den Fahrkomfort der einzelnen Fahrzeugarten. Um die geforderte Betriebssicherheit zu gewährleisten, unterliegt das Rad-Schiene-System umfangreichen Anforderungen und Kontrollen. Der reibungsbedingte mechanische Verschleiß der Radsätze ist außerdem ein nicht zu vernachlässigender Kostenfaktor. Deshalb müssen in regelmäßigen Abständen Kontrollmessungen ausgeführt werden, die zum überwiegenden Teil noch manuell erfolgen. Subjektive Mess- und Ablesefehler sind somit nicht auszuschließen.


Stationäre Radprofilmesseinrichtung

Ausgehend von diesen Anforderungen bietet die Überfahrmesseinrichtung wesentliche Vorteile für die messtechnische Erfassung sowie eine große Zeit- und Personaleinsparung bei der wiederkehrenden Prüfung der Radprofile.
Die Erfassung der Profilmessdaten und des Durchmessers von Radprofilen wird bei den unterschiedlichsten Fahrzeugtypen und Radabmessungen durch die lasergestützte Überfahrmesseinrichtung sichergestellt. Datenbankgestützt erfolgt die Zuordnung der Soll- und Grenzmaße zum jeweiligen Profiltyp und deren Überwachung. Messungen am Rad und Verschleißauswertungen können innerhalb kürzester Zeit vorgenommen werden.



Kostenfaktor Radprofilverschleiß

Langzeitanalysen der Verschleißmaße und Profiluntersuchungen bieten Unterstützung für die Ermittlung verschleißarmer Radprofile. Optimale Betriebszeiträume der Fahrzeuge (bis zur Reprofilierung) können anhand des Verschleißverhaltens festgelegt werden.


Messprinzip und Systemkonzept

Das als kompaktes Modul konzipierte Messsystem besteht je Schienenseite aus zwei OPTImess 2D Laser-Lichtschnittsensoren zur Profilerfassung sowie aus sechs punktuellen OPTImess Lasersensoren zur Erfassung des Raddurchmessers. Entsprechend der Oberflächenbeschaffenheit der Räder erfolgt eine automatische Laserleistungsregelung, wodurch unterschiedliche Radoberflächen zuverlässig messbar sind. Das Einschalten der Lasersysteme und Öffnen der Schutzschieber erfolgen erst kurz vor dem Einfahren des Zuges in die Messanlage, wodurch eine Gefährdung sich in der Umgebung befindlicher Personen ausgeschlossen ist. Die gesamte Datenaufnahme, Profilberechnung und Profilauswertung erfolgt direkt auf einem im System am Gleis integrierten speziellen Rechner. Für die Darstellung der Messwerte und Profile kann daher im Leitstand ein Standard-PC eingesetzt werden. Weitergehende Auswertungen sind mit der PC-Software möglich.


Radprofilmessung

Die Erfassung des gesamten Radprofils erfolgt mittels zweier OPTImess 2D Laser-Lichtschnittsensoren, wobei ein Sensor die Innenplanfläche bis zur Spurkranzkuppe und der zweite die Schienen-zugewandte Seite des Radprofils erfasst. Beide Teilprofile werden im Verarbeitungsrechner zusammengesetzt und die Profilkennwerte wie SD, SH, qR, Ar usw. daraus ermittelt.


Durchmessermessung

Zur Erfassung des Durchmessers kommen 6 spezielle punktuelle OPTImess Triangulationssensoren in optimierter Anordnung zur Anwendung. Die Anordnung der Sensoren, verbunden mit speziellen mathematischen Auswertealgorithmen, ermöglicht eine sehr genaue und reproduzierbare Ermittlung des Raddurchmessers. Eine Messung neben der Messkreisebene durch die Position des Rades zur Messanlage wird durch die Kenntnis des gesamten Profilverlaufs kompensiert.


PC-Software

Die datenbankgestützte Software ermöglicht die weiterführende Auswertung der am Fahrzeug aufgenommenen Profil- und Durchmesserdaten. Gleichzeitig ermöglicht sie die Verwaltung aller Fahrzeuge und Radsätze. Neben den ermittelten Kennwerten des Profils steht die komplette Profilkurve für weiterführende Verschleißuntersuchungen zur Verfügung. Eine Weitergabe aller Daten an ein übergeordnetes SAP-System ist möglich.


Folgende Auswertungen sind standardmäßig möglich:

  • Spurkranzhöhe, -dicke, qR-Maß
  • Radbreite
  • Radrückenabstand
  • Spur- und Leitmaßberechnung
  • Verschleißhistorie
  • Grenzmaßvergleich
  • Soll- und Istprofil
  • Profilkoordinaten jeden Rades
  • Messung des Raddurchmessers
  • Überwachung der Durchmesserdifferenzen
    der Räder des gesamten Fahrzeuges,
    der Antriebe und Drehgestelle
  • Schnittstellen zum Datentransfer mit zentralen EDV–Systemen, z.B. SAP
  • Fahrzeugerkennung über Transponder

Video Radprofilmessung.FLV 4833 KB oder
Video Radprofilmessung.AVI 2025 KB

Datenblatt als PDF-Datei Überfahrmesseinrichtung 2105 KB

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Mobiles Messsystem zur Radprofilmessung

Anforderungen an die Radprofilvermessung

Räder - eine der wohl wichtigsten Baugruppen aller Schienenfahrzeuge - unterliegen hohen mechanischen Beanspruchungen und beeinflussen damit maßgeblich das Laufverhalten und den Fahrkomfort der einzelnen Fahrzeugarten.

Um die geforderte Betriebssicherheit zu gewährleisten, unterliegt das Rad-Schiene-System umfangreichen Anforderungen und Kontrollen.

Der reibungsbedingte mechanische Verschleiß der Radsätze ist außerdem ein nicht zu vernachlässigender Kostenfaktor.

Deshalb müssen in regelmäßigen Abständen Kontrollmessungen ausgeführt werden, die zum überwiegenden Teil noch manuell erfolgen.

Subjektive Mess- und Ablesefehler sind somit nicht auszuschließen.

Ausgehend von diesen Kriterien bietet die mobile lasergestützte Radprofilmesseinrichtung wesentliche Vorteile für die messtechnische Erfassung des Radprofiles am stehenden Rad.


Vorteile

  • schnellausführbare hochgenaue Messung
  • Bewertung und Sofortdiagnose des Radprofilzustandes an Radsätzen im eingebauten Zustand
  • Ausschaltung von subjektiven Mess- und Ablesefehlern
  • Aufnahme und qualitative Beurteilung des gesamten Radprofiles, keine Beschränkung auf nur wenige Messpunkte
  • sofortige Ermittlung und Darstellung der verschleißcharakterisierenden Maße
  • hohe Mobilität der Messeinrichtung
  • einfache und leichte Handhabung


Mobiles Radprofilmessgerät



Messsystem im Einsatz

  • verschleißfreies, hochgenaues berührungslos messendes System
  • einsetzbar bei kleinstem Bauraum
  • keine Kalibrierkorrekturen notwendig
  • Datenbankgestützte Fahrzeugverwaltung
  • komplette Fahrzeugverwaltung auf dem Datalogger



Kostenfaktor Radprofilverschleiß

Langzeitanalysen der Verschleißmaße und Profiluntersuchungen bieten Unterstützung für die Ermittlung verschleißarmer Radprofile.

Optimale Betriebszeiträume der Fahrzeuge (bis zur Reprofilierung) können anhand des Verschleißverhaltens festgelegt werden.


Mobile Radprofilmesseinrichtung

Die Erfassung der Profilmessdaten von Radprofilen wird bei kleinstem Bauraum und unterschiedlichen Abmessungen durch die lasergestützte Messeinrichtung sichergestellt.
Datenbankgestützt erfolgt die Zuordnung der Soll- und Grenzmaße zum jeweiligen Profiltyp und deren überwachung.
Messungen am Rad und Verschleißauswertungen können innerhalb kürzester Zeit vorgenommen werden.


Messprinzip und Systemkonzept

Für die schnelle Überprüfung des Radprofils für wiederkehrende Messungen im Serviceeinsatz wurden in Zusammenarbeit mit der DB verschiedene mobile Systeme mit OPTImess Lasermeßsystemen entwickelt.

Die neueste Gerätegeneration arbeitet völlig unabhängig vom Stromnetz mit 4 1,5V Mignon Akkus. Hiermit können bis zu 150 Räder ohne Batteriewechsel gemessen werden. Die Messdaten werden am Fahrzeug auf dem Datalogger MINI-LOG 1 gespeichert und über Netzwerk oder Internet an den HOST - Rechner übergeben.

2.930KB AVI Video Radprofilmessung

Die Erfassung der Profilmessdaten, wie Spurkranzdicke und -höhe, qR-Maß, Raddurchmesser usw., wird bei kleinsten Freiräumen am Rad und unterschiedlichen Abmessungen durch die lasergestützte Messeinrichtung sichergestellt. Datenbankgestützt erfolgt die Zuordnung der Soll- und Grenzmaße zum jeweiligen Profiltyp und deren Überwachung. Messungen am Rad können innerhalb kürzester Zeit ausgewertet und protokolliert werden. Als Option kann die komplette Profilkurve für Verschleißmessungen aufgezeichnet werden. Das System ist auf Grund der kleinen Baugröße auch an modernen Niederflur-Straßenbahnen einsetzbar.


Messung und Fehlererfassung

Der Bediener wird durch umfassende Informationen zum Messverlauf und zu den Ergebnissen unterstützt.
Durch Gegenüberstellung wird das Auswerteergebnis der Messung im Verhältnis zu den Warn- und Grenzwerten angezeigt. Eine Über- oder Unterschreitung wird durch inverse Darstellung auf dem Datalogger signalisiert.




Auswertung

  • Spurkranzhöhe, -breite und -dicke
  • Spurmaßberechnung
  • Radbreite
  • Verschleißhistorie
  • Grenzmaßvergleich Soll- und Istprofil
  • Profilkoordinaten der Messung





Schienenmessung

Durch einfache Adaption an eine Spurweitenlehre kann das Messsystem auch zum Aufzeichnen von Schienenquerprofilen an Vignol- und Rillenschienen genutzt werden.




Äquivalente Konizität nach UIC519

Das Programm RSGEO simuliert die Kinematik eines Radsatzes auf Schienen oder Rollen in Abhängigkeit von der Querverschiebung unter Berücksichtigung der elastischen Deformation der Berührflächen durch eine vorgegebene Normalkraft.

Bei Schrägstellung des Radsatzes wird die räumliche Berührgeometrie ermittelt. Abhängig vom Wendewinkel werden die räumlichen Berührpunkte auf den Rädern, Schienen oder Rollen berechnet. Es werden alle Kontaktflächen berechnet die sich durch die vorgegebene Normalkraft einstellen. Bei mehreren Kontaktflächen werden die Normalkräfte entsprechend der Deformation der einzelnen Berührflächen aufgeteilt.




Optionen

  • Mittlerer Raddurchmesser
  • Überwachung der Durchmesserdifferenzen der Räder des gesamten Fahrzeuges, der Antriebe und Drehgestelle
  • Erfassung und Überwachung von Schienenkopfprofilen
  • Schnittstellen zum Datentransfer mit zentralen EDV- Systemen
  • Rundlaufmessung
  • Schienenmessung mit Adaption an Spurweitenlehre
  • Äquivalente Konizität nach UIC519

Einsatzbeispiele als PDF-Datei Mobiles Radprofilmessgerät 1667 KB
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Mobiles, berührungslos arbeitendes Messsystem
zur Erfassung der Fahrdrahtlage




Online Fahrdraht-Messsystem zur Überwachung der Fahrdrahtlage während der Fahrt

  • Berührungslose Erfassung der Fahrdraht-Höhen- und -Seitenlage
  • Erfassung von bis zu 4 Drähten gleichzeitig
  • Einsetzbar auch für Doppeldrahtsysteme
  • Dateneingänge zur Kompensation der Fahrzeugbewegungen
  • Batterie-betrieben
  • Mobiles System mit einer Installationszeit von < 1 Stunde (optional: Festeinbau)
  • Genauigkeit von < ± 2mm
  • Messgeschwindigkeiten von bis zu 160 km/h
  • Umfangreiches Softwarepaket mit Post-Processing


Anforderungen an die online Fahrdrahtlagemessung

Für den sicheren Betrieb elektrifizierter Bahnstrecken – sowohl im Eisenbahn- als auch im Straßenbahnbereich – ist die Einhaltung der genauen Fahrdrahtlage von entscheidender Bedeutung. Dies gilt insbesondere für moderne Hochgeschwindigkeitsstrecken.
Neben der Fahrdraht-Höhen- und –Seitenlage ist der Gradient zwischen zwei Masten ein ständig zu überwachendes Kriterium.



Das OVHWizard-System

Kern des OVHWizard Fahrdrahtlage-Messsystems sind zwei speziell entwickelte Hochleistungs-Ultraschall-Abstandssensoren. Diese Sensoren sind jeweils an den Enden des Messgerätes unter einem optimalen Winkel installiert. Die gesamte Verarbeitungselektronik befindet sich in dem Verbindungsrohr zwischen den Sensoren. Das System ist batteriebetrieben und kann daher auf jedem Fahrzeug eingesetzt werden.


Messprinzip und Systemkonzept

Die Abstandsmessung beim OVHWizard erfolgt mittels Ultraschall und der Impulsechomethode, d.h. ein vom Sensor ausgesandter Ultraschall-Impuls wird vom Fahrdraht reflektiert und gelangt wieder zum Sensor. Die vergangene Zeit (Laufzeit) ist direkt proportional zum Abstand. Aus dem Schnittpunkt von beiden Abstandssensoren ergibt sich die genaue Fahrdrahtposition.
Getriggert durch Impulse eines Weggebers, werden die Messdaten synchron zur Streckenkilometrierung erfasst.



Einsatzbereiche des OVHWizard

Die kleine Bauform ermöglicht dem OVHWizard einen großen Einsatzbereich bei der Fahrdrahtlageerfassung.

Der OVHWizard kann eingesetzt werden auf:

  • Zwei-Wege-Servicefahrzeugen
  • Fahrdraht-Verlege-Fahrzeugen
  • Messtrolleys
  • Messzügen
  • Gleisbaumaschinen



Fahrzeugkompensation

Durch die Montage des OVHWizard wird die Messung der Fahrdrahtlage, bezogen auf die Schienenoberkante und –mitte, direkt durch die Bewegung des Messfahrzeugs beeinflusst. Bei sehr langsamer Fahrt (bis ca. 10 km/h) oder geringerer Anforderung an die Messgenauigkeit kann die Messung ohne Kompensation dieser Fehler erfolgen.
Für präzise Messungen bei vorhandenen Fahrzeugbewegungen bietet der OVHWizard Kompensationseingänge für die vertikale (Federung) und horizontale (Spurspiel) Bewegung des Fahrzeugs sowie für den Rollwinkel um einen bekannten Drehpunkt.
Die Kompensation erfolgt direkt im Messsystem.



Datenausgabe

Sofern die Fahrzeuge, auf denen der OVHWizard eingesetzt werden soll, bereits über eine Fahrzeugkompensation verfügen, können alle Messdaten der Fahrdrahtlage mit Weg- und Zeitbezug über TCP/IP an dieses System übergeben werden.


PC-Software

Die auf allen Windowssystemen lauffähige Software ermöglicht neben der Erstellung der Messprofile für das Fahrzeug-Setup sowohl die Messdatenerfassung und online Darstellung als auch ein umfangreiches Post-Processing nach Abschluss der Messung.

Folgende Auswertungen sind standardmäßig möglich:

  • Toleranzüberwachung für Seite und Höhe
  • Darstellung von Überlappungen
  • Höhe des Fahrdrahts
  • Höhe des Tragseils
  • Seitenlage des Fahrdrahts
  • Seitenlage des Tragseils
  • Ermittlung des Mastabstandes
  • Ermittlung des Gradienten
  • Erfassung von Streckenereignissen (Signale, Bahnübergänge, Weichen etc.)
  • Kompensation der Fahrzeuglage
  • Tabellarischer Ausdruck
  • Videoüberwachung des Drahts (Option)

PDF-Datei Ultraschall- Fahrdrahtmesssystem OVHWizard 1881 KB




Berührungsloses Laser-Fahrdraht-Messsystem

OPTIscan

Anwender: Korea High Speed Rail Authority (KHRC), OLE Alliance, England

Systembeschreibung

Im Rahmen der Oberbauüberwachung und beim Oberbauneubau ist es wichtig die genaue Fahrdratposition und - höhe zu kennen. Für die Korean High Speed Railway Cooperation (KHRC) und die englische OLE Alliance wurden entsprechende berührungslose Fahrdrahtmessysteme entwickelt.

Ein auf dem Messfahrzeugdach installierter Lasertriangulationsscanner erfasst die Höhe und seitliche Lage des Fahrdrahtes während der Fahrt. Um die Fahrdrahtposition auf die Spurmitte zu beziehen sind weitere fünf Lasersensoren am Fahrzeug installiert zur Erfassung der Wagenkastenneigung, der seitlichen Verschiebung des Wagenkastens und zur Erfassung der Spurweite. Alle Daten werden grafisch angezeigt und protokolliert. Zusätzlich werden die Messdaten in ein Videobild, das von einer Kamera auf dem Kabinendach aufgenommen wird, eingeblendet.

Das Messsystem ist voll klimatisiert und kann über eine Zusatzheizung beheizt werden, so dass es bei nahezu allen Umgebungsbedingungen (Regen, extreme Sonne, Forst) einsetzbar ist.

Technische Daten:
Messbereich Fahrdrahthöhe: 800 mm (optional größer)
Messbereich seitliche Position: +/- 400 mm (optional größer)
Messgeschwindigkeit: 0-40 km/h
Einsatztemperatur: -20°C bis +50°C
Genauigkeit in beiden Richtungen: +/- 10 mm


Prinzip Laserscanner OPTIscan




Montage des OPTIscan auf dem Kabinendach




OPTIscan mit geöffneter Verschlussklappe




OPTIscan auf Montageplatte




Blick durch die luftgespülte Abdeckscheibe




Prinzip Anordnung der Sensoren zur Erfassung der Wagenkastenbewegung




Anordnung der Sensoren zur Erfassung der Wagenkastenbewegung




Prinzip Anordnung der Sensoren zur Erfassung der Spurweite




Anordnung der Sensoren zur Erfassung der Spurweite




Rechnersysteme zur Fahrdrahtmessung




Videobild des Fahrdrahtes mit eingeblendeten Messdaten




Bildschirmanzeige der Fahrdrahtlage und -höhe




Bildschirmanzeige bei einem Drahtwechsel




Einsatzbeispiele als PDF-Datei Eisenbahnindustrie 1185 KB

OPTImess PSD I OPTImess CCD I OPTIscan I OPTIline I OPTIcontrol I Sonderausführungen

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