So messen Beschleunigungssensoren auch niedrigste Frequenzen

Für die Prüfingenieure war es ein Projekt von vielen, denn sie führen weltweit Messungen bei Bahntechnik-Anwendungen durch. In diesem Fall hatte sie ein englisches Verkehrsunternehmen mit der Durchführung der Sicherheits- und Fahrkomforttests an einem Fernverkehrszug beauftragt. Diese Tests sind zwingend vorgeschrieben, damit ein Personenzug die Erlaubnis für den Betrieb im Regelverkehr erhält. Normalerweise nutzt IMC dafür Sensoren eigener Lieferanten. „Der Kunde bestand aber darauf, die Sensoren für die Datenerfassung über seinen Stamm-Distributor zu bestellen“, erinnert sich Torsten Michel, Vertriebsingenieur bei IMC. Normalerweise wäre das kein Problem gewesen, es gab allerdings einen Haken bei der Sache: Bis zum Start der Messungen waren es zu diesem Zeitpunkt nur noch drei Wochen und der Händler konnte nicht so kurzfristig liefern. „Wir mussten schnell Ersatz finden und sind dann auf der Suche nach einer Alternative im Internet auf ASC gestoßen“, so Michel.

Es war ein Glücksgriff, denn während alle anderen angefragten Sensor-Hersteller und -Händler aufgrund der kurzen Zeitspanne und der Sonderwünsche abwinkten, sagte ASC sofort zu. Bei den Sensorspezialisten aus Pfaffenhofen an der Ilm ist man derartige Anfragen gewohnt. Das im Jahr 2006 gegründete, inhabergeführte Unternehmen fertigt in Deutschland und kann deshalb deutlich flexibler agieren als die Wettbewerber. Ein Auftrag mit einer solch kurzen Vorlaufzeit war daher für die Ingenieure aus Oberbayern kein Problem. Sie nahmen umgehend Kontakt zu den Projektverantwortlichen bei IMC auf, definierten gemeinsam mit ihnen die gewünschten Parameter und wählten im Anschluss daran die passenden Sensoren aus dem Produktprogramm von ASC aus. Die Zeit drängte auch deshalb, „weil 60 Ingenieure, die für die Inbetriebnahme-Tests abgestellt worden waren, wegen der fehlenden Sensoren erst einmal nichts zu tun hatten“, so Torsten Michel.

Dank des schnellen Einsatzes der ASC-Experten verkürzte sich die befürchtete Wartezeit allerdings deutlich. Für den Einsatz am Testzug wurden schließlich die uniaxialen Beschleunigungssensoren ASC OS-115LN sowie die triaxialen Beschleunigungssensoren ASC 5411LN ausgewählt und von ASC mit kundenspezifischen Steckern beziehungsweise Kabeln eines Schweizer Herstellers ausgestattet. Mithilfe der kapazitiven Beschleunigungssensoren sollte zum einen die dynamische Stabilität des Drehgestells des Testzuges gemessen werden. Zum anderen wollte man ermitteln, wie sich die Beschleunigung des Drehgestells auf die Fahrgäste auswirkt. Nur wenn die bei diesen Tests gewonnenen Werte innerhalb der in den einschlägigen Normen DIN EN 14363 und UIC 518 genannten Toleranzgrenzen liegen, sind die Voraussetzungen für die Erteilung der Betriebserlaubnis gegeben. Die IMC-Ingenieure entschieden sich für die Low-Noise-Sensoren vom Typ ASC OS-115LN und ASC 5411LN, „weil sie ein sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen und deshalb selbst niedrigste Frequenzen messen können“, so Torsten Michel. In Verbindung mit einer hohen Abtastrate lassen sich so sehr feine Messungen durchführen, deren Werte eine hohe Aussagekraft haben.

Die Sensoren vom Typ ASC OS-115LN bieten einen breiten Messbereich von ± 2 bis ± 400 g und weisen das geringste spektrale und Breitbandrauschen aller Beschleunigungssensoren der OS-Serie auf (sieben  bis 400 μg/√Hz). Sie halten darüber hinaus Schwingungen und Vibrationen bis zu einer Stärke von 4000 gpk problemlos stand und sind hermetisch versiegelt (IP 68). Da der Sensor am Drehgestellt des Testzuges befestigt werden sollte, wo raue Bedingungen herrschen, war diese Eigenschaft ein weiterer Pluspunkt. Der ASC 5411LN arbeitet ebenfalls mit einem sehr guten Signal-Rausch-Verhältnis und eignet sich deshalb ideal für die Erfassung niedriger Frequenzen und Amplituden. Der Sensor bietet denselben Messbereich wie der OS-115LN und ist ebenso empfindlich (2000 bis 10 mV/g). Da der ASC 5411LN für Temperaturen von –40 bis +100 Grad Celsius ausgelegt ist, kann der Sensor in nahezu allen Klimazonen eingesetzt werden. Bevor die Messungen starten konnten, musste der Testzug jedoch instrumentiert, das heißt mit der nötigen Messtechnik ausgestattet werden. Die Beschleunigungssensoren vom Typ ASC OS-115LN wurden von IMC-Technikern an verschiedenen Positionen des Drehgestells vertikal und horizontal befestigt. Dazu schraubte man sie auf sogenannte Montageplatten, die wiederum am Drehgestellt festgeklebt wurden. Für die Fahrkomfortmessungen fixierte man die Sensoren ASC 5411LN mit doppelseitigem Klebeband auf dem Boden im Inneren der Wagenkästen und sicherte sie zusätzlich mit Sandsäcken.

Die Messungen fanden über mehrere Monate hinweg auf der Teststrecke in Melton Mowbray in England statt. Dazu fuhr der Testzug mit Geschwindigkeiten, die etwa zehn Prozent über der für diesen Zugtyp zulässigen Höchstgeschwindigkeit lagen. „Wir haben eine ganze Reihe von Tests gemacht, wobei die Entgleisungsprüfung die wichtigste von allen war“, erläutert Vertriebsingenieur Michel. Die Erprobungsfahrten wurden vor einiger Zeit erfolgreich abgeschlossen, der Fernverkehrszug verkehrt mittlerweile im Regelbetrieb. Michel und seine Kollegen sind nicht nur mit der Leistung der ASC-Sensoren sehr zufrieden, auch der Service des Unternehmens hat sie beeindruckt. „Unsere Ansprechpartner sind sehr flexibel gewesen und auf alle unsere Wünsche eingegangen.“ Michel kann sich deshalb gut vorstellen, dass bei einem der nächsten Projekte wieder Sensoren von ASC mit an Bord sind. aru