Radprüfung in Echtzeit 21.08.2014, 06:52 Uhr

Vibration der Züge soll Sensoren drahtlos mit Energie versorgen

Die Vibration der Züge soll in Zukunft ausreichen, um Prüfsensoren mit Energie zu versorgen. Fraunhofer-Forscher wollen sie an den Rädern platzieren und somit ein Warnsystem bei Materialversagen etablieren.

In Feldtests konnten die Forscher die vorhandene Vibrationsenergie mit Hilfe eines piezoelektrischen Generators in elektrische Energie umwandeln und zur Versorgung des drahtlosen Sensors nutzen. 

In Feldtests konnten die Forscher die vorhandene Vibrationsenergie mit Hilfe eines piezoelektrischen Generators in elektrische Energie umwandeln und zur Versorgung des drahtlosen Sensors nutzen. 

Foto: Fraunhofer LBF

Um Mängel und Risse in Radreifen der Züge frühzeitig zu erkennen, entwickeln Forscher des Berliner Fraunhofer-Instituts Funksensoren für Zugräder, die auch kleinste Schwingungsänderungen und Materialermüdungen erkennen und sofort den Lokführer alarmieren.

An diesem Ziel arbeiten auch Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt. Sie wollen die Sensoren an den Rädern mit einer drahtlosen Stromversorgung auszustatten, damit sie permanent Daten liefern können. Dazu wollen sie die am Güterwagen vorhandene Vibrationsenergie mit Hilfe eines piezoelektrischen Generators in elektrische Energie umwandeln. In Machbarkeitsstudien ist dieses sogenannte Energy Harvesting bereits gelungen.

Sensor muss in schwieriger Umgebung zuverlässig arbeiten

Die Messdatenermittlung und drahtlose Übertragung wird durch energieeffiziente Mikrocontroller-Plattformen realisiert. Technisch gesehen ist das eine große Herausforderung: Denn die Umgebungsbedingungen im Schienengüterverkehr sind rau. Zufällig auftretende Vibrationen, Temperatur, Schmutz und Feuchtigkeit – das alles muss mitbedacht werden. Der dafür vom Fraunhofer Institut entwickelte Sensor ist bisher noch ein Funktionsmuster, die Weiterentwicklung läuft auf Hochtouren.  

In Zukunft soll der Sensor den Lokführer warnen, wenn es zu Schäden an Rädern kommt. Auf dem Plan der Forscher steht dafür noch die Entwicklung einer passenden Mensch-Maschine-Schnittstelle. 

In Zukunft soll der Sensor den Lokführer warnen, wenn es zu Schäden an Rädern kommt. Auf dem Plan der Forscher steht dafür noch die Entwicklung einer passenden Mensch-Maschine-Schnittstelle. 

Foto: Fraunhofer LBF

Die Arbeiten dazu fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Das Förderprojekt heißt „Energieautarke Mobilität – Zuverlässige energieautarke Systeme für den mobilen Menschen“ (ESZüG). Es läuft bis Februar 2016. Jetzt muss noch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle entwickelt werden, damit Lokführer sehen können, in welchem Zustand sich Bremsen und Räder gerade befinden.   

Bislang gibt es keine Radkontrolle in Echtzeit

Bisher gibt es keine dauerhafte Kontrolle, um den Zustand von Güterzügen in Echtzeit zu überwachen. Mit einer automatisierten Technik wäre das erstmals möglich. Wie so ein Assistenzsystem aussehen könnte, wird auf der InnoTrans 2014 in Berlin gezeigt. Die internationale Messe für Verkehrstechnik steht vom 23. bis 26. September Fachbesuchern offen, danach gibt es zwei Publikumstage.

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